Подробное руководство по программированию на Java
Базовые типы данных
Базовые типы данных
В языке Java определено восемь базовых типов данных. Для каждого базового типа данных отводится конкретный размер памяти. Этот размер, как мы говорили в предыдущем разделе, не зависит от платформы, на которой выполняется приложение Java:
| Тип данных |
Размер занимаемой области памяти |
Значение по умолчанию |
| boolean |
8 |
false |
| byte |
8 |
0 |
| char |
16 |
'x0' |
| short |
16 |
0 |
| int |
32 |
0 |
| long |
64 |
0 |
| float |
32 |
0.0F |
| double |
64 |
0.0D |
Фактически размеры памяти, отведенные для хранения переменной, могут отличаться от приведенных выше, например, для хранения переменной типа short может быть зарезервировано слово размером 32 бита. Однако язык Java сделан таким образом, что это никак не повлияет на мобильность приложения. Так как в языке Java нет указателей, вы не можете адресоваться к элементам массива чисел по относительному смещению этих элементов в оперативной памяти. Следовательно, точный размер элемента в данном случае не играет никакой роли.
Все базовые типы данных по умолчанию инициализируются, поэтому программисту не нужно об этом беспокоиться. Вы можете также инициализировать переменные базовых типов в программе или при их определении, как это показано ниже:
int nCounter = 0; int i; i = 8;
Переменные типа boolean могут находиться только в двух состояниях - true и false, причем эти состояния никаким образом нельзя соотнести с целыми значениями. Вы не можете, как это было в языке С, выполнить преобразование типа boolean, например, к типу int - компилятор выдаст сообщение об ошибке.
Переменная типа byte занимает восемь бит памяти и про нее больше нечего сказать.
Что же касается типа char, то он используется для хранения символов в кодировке UNICODE. Эта кодировка позволяет хранить национальные наборы символов, что очень удобно для интернациональных приложений, предназначенных для работы в Internet.
Переменные типа byte, short, int и long являются знаковыми. В языке Java нет беззнаковых переменных, как это было в языке С.
Приложение Java может оперировать числами в формате с плавающей точкой, определенным в спецификации IEEE 754. Тип float позволяет хранить числа с одинарной точностью, а формат double - с двойной.
Переменные базовых типов могут передаваться функциям в качестве параметров только по значению, но не по ссылке. Поэтому следующий фрагмент кода работать не будет:
int x; void ChangeX(int x) { x = 5; } . . . x = 0; ChangeX(x);
После вызова функции ChangeX содержимое переменной x останется равным нулю.
Проблему можно решить, если вместо базовых переменных использовать объекты встроенных классов, соответствующие базовым переменным. О встроенных классах вы узнаете из следующего раздела.
Библиотека классов java applet
Библиотека классов java.applet
Как нетрудно догадаться из названия, библиотека классов java.applet инкапсулирует поведение аплетов Java. Когда вы будете создавать свои аплеты, вам будет нужен класс Applet, расположенный в этой библиотеке классов. Дополнительно в библиотеке классов java.applet определены интерфейсы для подключения аплетов к содержащим их документам и классы для проигрывания звуковых фрагментов.
Библиотека классов java awt image
Библиотека классов java.awt.image
В среде любой операционной системы работа с графическими изображениями является достаточно сложной задачей. В операционной системе Windows для этого применяется графический интерфейс GDI. Если вы будете рисовать графические изображения в среде OS/2 или X-Windows, вам, очевидно, придется использовать другой программный интерфейс. Большую сложность также вызывает разбор заголовков графических файлов, так как они могут иметь различный формат и иногда содержат неправильную или противоречивую информацию.
Когда вы программируете на Java, рисование и обработка графических изображений выполняется намного проще, так как вам доступна специально предназначенная для этого библиотека классов java.awt.image. Помимо широкого разнообразия и удобства определенных в ней классов и методов, отметим способность этой библиотеки работать с графическими изображениями в формате GIF. Этот формат широко используется в Internet, так как он позволяет сжимать файлы графических изображений во много раз без потери качества за счет устранения избыточности.
Библиотека классов java awt peer
Библиотека классов java.awt.peer
Библиотека классов java.awt.peer служит для подключения компонент AWT (например, кнопок, списков, полей редактирования текстовой информации, переключателей и так далее) к реализациям, зависящим от платформы, в процессе создания этих компонент.
Библиотека классов java awt
Библиотека классов java.awt
Для создания пользовательского интерфейса аплеты Java могут и должны использовать библиотеку классов java.awt. AWT - это сокращение от Abstract Window Toolkit (инструментарий для работы с абстрактными окнами).
Классы, входящие в состав библиотеки java.awt, предоставляют возможность создания пользовательского интерфейса способом, не зависящим от платформы, на которой выполняется аплет Java. Вы можете создавать обычные окна и диалоговые панели, кнопки, переключатели, списки, меню, полосы просмотра, однострочные и многострочные поля для ввода текстовой информации.
Библиотека классов java io
Библиотека классов java.io
В библиотеке классов java.io собраны классы, имеющие отношение к вводу и выводу данных через потоки. Заметим, что с использованием этих классов можно работать не только с потоками байт, но также и с потоками данных других типов, например числами int или текстовыми строками.
Библиотека классов java net
Библиотека классов java.net
Язык программирования Java разрабатывался в предположении, что им будут пользоваться для создания сетевых приложений. Поэтому было бы странно, если бы в составе среды разработки приложений Java не поставлялась библиотека классов для работы в сети. Библиотека классов java.net предназначена как раз для этого. Она содержит классы, с помощью которых можно работать с универсальными сетевыми адресами URL, передавать данные с использованием сокетов TCP и UDP, выполнять различные операции с адресами IP. Эта библиотека содержит также классы для выполнения преобразований двоичных данных в текстовый формат, что часто бывает необходимо.
В качестве примера приложения, составленного на языке программирования Java и ориентированного на работу в сети Internet, можно привести игру Java Color Lines (Рисунок 7).
Библиотека классов java util
Библиотека классов java.util
Библиотека классов java.util очень полезна при составлении приложений, потому что в ней имеются классы для создания таких структур, как динамические массивы, стеки и словари. Есть классы для работы с генератором псевдослучайных чисел, для разбора строк на составляющие элементы (токены), для работы с календарной датой и временем.
Библиотеки классов Java
Библиотеки классов Java
Если предоставить в распоряжение программиста только язык программирования и не снабдить его набором готовых модулей, предназначенных для решения самых распространенных задач, ему придется отвлекаться на множество мелких деталей.
Обычно все профессиональные системы разработки приложений на языке программирования C++ содержат в своем составе набор стандартных библиотечных функций или библиотеки классов. В комплекте со всеми средствами разработки Java поставляются достаточно развитые библиотеки классов, значительно упрощающие программирование. В этом разделе мы кратко расскажем о составе и назначении библиотек классов Java.
Браузеры
Браузеры
Для проверки работы аплетов вам следует установить браузер, способный работать с аплетами Java. Такая возможность есть во всех современных браузерах, поэтому вы можете выбрать любой из них. Лучше всего проверять работу создаваемых вами аплетов в различных браузерах. Это позволит вам обнаружить и решить проблемы несовместимости, прежде чем с ними столкнется пользователь.
Документация и литература
Документация и литература
На прилавках книжных магазинов вы можете найти несколько отечественных и переводных книг, посвященных программированию на языке Java. Большинство из них ориентировано на инструментарий JDK, созданный фирмой Sun, и содержат более или менее подробное описание классов Java.
Среди удачных назовем книгу Стефана Дэвиса с названием "Learn Java Now", которая может служить учебником по языку Java для тех, кто никогда не программировал на С и С++.
Среди переводных книг, которые можно встретить в продаже, отметим книгу Джона Родли "Создание JAVA-апплетов". Эта книга рассчитана на серьезных программистов, хорошо знающих язык программирования Java. Однако для тех, кто только начинает изучать язык Java, она может оказаться слишком сложной.
Другая книга, заслуживающая внимание, это книга Криса Джамса с названием "Java". После небольшого введения, рассчитанного на начинающих, в этой книге приводится описание более чем дюжины достаточно интересных аплетов с исходными текстами и комментариями.
Через сеть Internet вам доступны не только бесплатные средства разработки приложений и аплетов Java, но и грандиозные запасы документации и примеров программ.
В качестве отправной точки для поиска вы можете выбрать сервер разработчика этого языка - фирмы Sun Microsystems, расположенный по адресу
http://www.sun.com. Помимо документации и примеров программ на Java, здесь вы найдете ссылки на другие ресурсы, посвященные этому языку программирования. Попробуйте также воспользоваться поисковыми серверами, такими как
Yahoo! и
Alta Vista, указав в качестве ключевого слово "Java".
Обращаем ваше внимание на
cловарь Java-терминов, подготовленный Sun Microsystems специально для российских разработчиков приложений Java.
Вы также можете ознакомиться с
примерами приложений Java, которые находятся на российском сервере Sun Microsystems.
Другие встроенные классы
Другие встроенные классы
Среди других встроенных классов отметим класс Math, предназначенный для выполнения математических операций, таких как вычисление синуса, косинуса и тангенса.
Предусмотрены также классы для выполнения запуска процессов и потоков, управления системой безопасности, а также для решения прочих системных задач.
Библиотека встроенных классов содержит очень важные классы для работы с исключениями. Эти классы нужны для обработки ошибочных ситуаций, которые могут возникнуть (и возникают!) при работе приложений или аплетов Java.
Инструментарий разработчика
Инструментарий разработчика
Первоначально средства разработки приложений и аплетов Java были созданы фирмой Sun Microsystems и до сих пор они пользуются популярностью. В сети Internet по адресу
http://java.sun.com вы можете бесплатно получить набор Java Development Kit (JDK).
Инструментарий
Инструментарий
Интегрированные средства разработки
Интегрированные средства разработки
Для тех, кто привык пользоваться визуальными средствами разработки, доступны два других инструмента, созданных в Sun Microsystems. Это
Java WorkShop 2.0 и
Java Studio 1.0.
Интегрированная система разработки приложений Java WorkShop 2.0 содержит традиционные и визуальные средства программирования, отладчик, обширную справочную систему по классам и языку Java. С помощью Java WorkShop 2.0 вы можете создавать автономные приложения Java, аплеты, компоненты JavaBeans и собственные библиотеки классов.
На Рисунок 1 мы показали внешний вид главного окна приложения Java WorkShop 2.0.
Интерфейсы
Интерфейсы
Интерфейсы создаются при помощи ключевого слова interface таким же образом, что и классы. Однако в отличие от последних, интерфейсы являются аналогом абстрактных базовых классов без полей данных и предназначены только для определений набора методов для решения каких-либо задач, например, добавления компонент в контейнеры, организации списков, сортировки и так далее.
Вы можете создать свой класс на базе другого класса, указав при этом с помощью ключевого слова implements, что он реализует тот или иной интерфейс. При этом наряду с методами базового класса в созданном таким образом классе будут доступны методы, определенные в интерфейсе.
Класс String
Класс String
Класс String предназначен для работы с такими часто встречающимися объектами, как текстовые строки. Методы этого класса позволяют выполнять над строками практически все операции, которые вы делали раньше при помощи библиотечных функций C. Это преобразование строки в число и обратно с любым заданным основанием, определение длины строки, сравнение строк, извлечение подстроки и так далее.
Хотя в языке Java не допускается перезагрузка (переопределение) операторов, для объектов класса Stirng и объектов всех произошедших от него классов сделана встроенная перезагрузка операторов "+" и "+=". С помощью этих операторов можно выполнять слияние текстовых строк, например:
System.out.println("x = " + x + '\n');
Здесь в качестве параметра функции println передается текстовая строка, составленная из трех компонент: строки "x = ", числа x и символа перехода на следующую строку '\n'. Значение переменной x автоматически преобразуется в текстовую строку (что выполняется только для текстовых строк) и полученная таким образом текстовая строка сливается со строкой "x= ".
Классы Java
Классы Java
Массивы в Java
Массивы в Java
Для создания массива вы можете пользоваться квадратными скобками, расположив их справа от имени массива или от типа объектов, из которых составлен массив, например:
int nNumbers[]; int[] nAnotherNumbers;
Допустимы оба варианта, поэтому вы можете выбрать тот, который вам больше нравится.
При определении массивов в языке Java нельзя указывать их размер. Приведенные выше две строки не вызывают резервирования памяти для массива. Здесь просто создаются ссылки на массивы, которые без инициализации использовать нельзя.
Для того чтобы заказать память для массива, вы должны создать соответствующие объекты с помощью ключевого слова new, например:
int[] nAnotherNumbers; nAnotherNumbers = new int[15];
Как выполнить инициализацию ячеек таблицы?
Такую инициализацию можно выполнить либо статически, либо динамически. В первом случае вы просто перечисляете значения в фигурных скобках, как это показано ниже:
int[] nColorRed = {255, 255, 100, 0, 10};
Динамическая инициализация выполняется с использованием индекса массива, например, в цикле:
int nInitialValue = 7; int[] nAnotherNumbers; nAnotherNumbers = new int[15]; for(int i = 0; i < 15; i++) { nAnotherNumbers[i] = nInitialValue; }
Вы можете создавать массивы не только из переменных базовых типов, но и из произвольных объектов. Каждый элемент такого массива должен инициализироваться оператором new.
Массивы могут быть многомерными и, что интересно, несимметричными.
Ниже создается массив массивов. В нулевом и первом элементе создается массив из четырех чисел, а во втором - из восьми:
int[][] nDim = new int[5][10]; nDim[0] = new int [4]; nDim[1] = new int [4]; nDim[2] = new int [8];
Заметим, что во время выполнения приложения виртуальная машина Java проверяет выход за границы массива. Если приложение пытается выйти за границы массива, происходит исключение.
Массивы в языке Java являются объектами некоторого встроенного класса. Для этого класса существует возможность определить размер массива, обратившись к элементу данных класса с именем length, например:
int[] nAnotherNumbers; nAnotherNumbers = new int[15]; for(int i = 0; i < nAnotherNumbers.length; i++) { nAnotherNumbers[i] = nInitialValue; }
Для определения размера массива вам не нужен такой оператор, как sizeof из языка программирования С, потому что существует другой способ определения этого размера.
Массивы
Массивы
Мобильность Java
Мобильность Java
В свое время вы слышали, что язык программирования С является мобильным. Это нужно понимать в том смысле, что имеется принципиальная возможность переноса программ C на различные платформы.
Однако следует отметить, что создание приложений, действительно работающих на разных платформах - непростая задача. К сожалению, дело не ограничивается необходимостью перекомпиляции исходного текста программы для работы в другой среде. Много проблем возникает с несовместимостью программных интерфейсов различных операционных систем и графических оболочек, реализующих пользовательский интерфейс.
Вспомните хотя бы проблемы, связанные с переносом 16-разрядных приложений Windows в 32-разрядную среду Windows 95 и Windows NT. Даже если вы тщательно следовали всем рекомендациям, разрабатывая приложения так, чтобы они могли работать в будущих версиях Windows, едва ли вам удастся просто перекомпилировать исходные тексты, не изменив в них ни строчки. Ситуация еще больше ухудшается, если вам нужно, например, перенести исходные тексты приложения Windows в среду операционной системы OS/2 или в оболочку X-Windows операционной системы UNIX. А ведь есть еще другие компьютеры и рабочие станции!
Как нетрудно заметить, даже если стандартизовать язык программирования для всех платформ, проблемы совместимости с программным интерфейсом операционной системы значительно усложняют перенос программ на различные платформы. И, конечно, вы не можете мечтать о том, чтобы загрузочный модуль одной и той же программы мог работать без изменений в среде различных операционных систем и на различных платформах. Если программа подготовлена для процессора Intel, она ни за что не согласится работать на процессоре Alpha или каком-либо другом.
В результате создавая приложение, способное работать на различных платформах, вы вынуждены фактически делать несколько различных приложений и сопровождать их по отдельности.
На Рисунок 5 мы показали, как приложение, изначально разработанное для Windows NT, переносится на платформу Apple Macintosh.
Мобильность
Мобильность
Наследование
Наследование
С помощью ключевого слова extends вы можете унаследовать один класс (дочерний) от другого (базового).
Множественное наследование не допускается. Таким образом, для каждого дочернего класса может быть только один базовый класс. При необходимости, однако, этот дочерний класс может реализовывать произвольное количество интерфейсов.
Для ссылки на методы базового класса вы должны использовать ключевое слово super.
При необходимости вы можете вызвать в первой исполняемой строке конструктора дочернего класса конструктор базового класса (опять же с помощью ключевого слова super).
Определение класса
Определение класса
Для создания классов вы можете использовать только ключевое слово class. Что же касается union, то это ключевое слово в Java не применяется.
В языке программирования С++ описание класса может быть отделено от его определения. Для Java это не так - описание класса недопустимо. Все методы должны быть определены внутри определения класса.
Недопустимо определение вложенных классов.
В Java также нет шаблонов. Вы можете создавать классы только на базе других классов.
Объект класса создается при помощи ключевого слова new, однако вы не можете удалить объект явным образом, так как ключевое слово delete языка программирования С++ в Java не используется.
При определении класса вы не можете указать деструктор. Функции удаления объектов Java из памяти выполняет система сборки мусора.
Внутри одного исходного файла вы можете определить только один общедоступный класс public.
Все классы в Java наследуются от класса Object, поэтому для любого объекта вы можете использовать методы этого класса.
Определение методов
Определение методов
Вы не можете определять методы вне тела класса, создавая таким образом глобальные функции. Нет также возможности определения вне класса глобальных данных. Тем не менее, внутри класса можно определять статические методы и поля (с помощью ключевого слова static), которые будут играть роль глобальных методов и данных.
Пользуясь ключевыми словами static и final, можно определять внутри классов глобальные константы.
Если в базовом классе метод определен с ключевым словом final, его нельзя переопределить в дочернем классе, созданном на базе данного метода.
Методы не могут быть определены как inline.
Методы Java могут создавать исключения, вызванные возникновением ошибок или других событий. Все исключения должны либо обрабатываться внутри метода, либо описываться в определении метода после ключевого слова throws.
Особенности реализации классов в Java
Особенности реализации классов в Java
Если вы умеете программировать на языке С++, у вас не возникнет никаких проблем с программированием на Java, так как эти языки очень похожи. Однако есть и некоторые отличия, которые следует учитывать. Мы приведем краткое перечисление основных отличий.
Пакетные средства
Пакетные средства
В JDK входят пакетные программы для компиляции исходных текстов приложений Java, виртуальная машина, программа автоматизированного создания документации по классам, справочник по классам Java и другие необходимые средства.
Переопределение операторов
Переопределение операторов
В языке С++ вы могли переопределить операторы, такие как +, -, ++ и так далее. Язык Java не допускает переопределение, что сделано для упрощения программирования. Тем не менее, операторы "+" и "+=" перегружены по умолчанию для выполнения операции слияния текстовых строк класса String.
Подключаемые библиотеки классов
Подключаемые библиотеки классов
Ниже мы кратко перечислим подключаемые библиотеки классов для того чтобы вы могли оценить возможности набора классов Java. Подробное описание этих классов есть в справочной системе Java WorkShop и в различной литературе, посвященной Java. Мы же ограничимся описанием тех классов, которые будем использовать в наших примерах приложений.
Подключение к Internet
Подключение к Internet
Заметим, что для запуска аплетов вам не нужно обязательно подключаться к Internet - вы можете встраивать аплеты в документы HTML, расположенные на локальном диске вашего компьютера и просматривать эти документы браузером просто как локальные файлы.
Автономные приложения Java работают под управлением специального интерпретатора (виртуальной машины Java), поэтому для их отладки вам также не потребуется сеть Internet.
Однако есть одно важное обстоятельство - аплеты, взаимодействующие с расширениями сервера Web, должны быть загружены именно с этого сервера. В противном случае их работа будет заблокирована по соображениям безопасности.
Если вы собираетесь проверять работу приложений и аплетов Java, взаимодействующих с сервером Web, вы можете воспользоваться собственным сервером в Internet или в корпоративной сети Intranet (если они у вас есть). Можно также установить сервер Web, входящий в комплект операционной системы Windows NT Workstation версии 4.0, или Personal Web Service для операционной системы Windows 95.
Реализация классов
Реализация классов
Главное окно приложения
Рисунок 1. Главное окно приложения .Для того чтобы увидеть рисунок в увеличенном виде, сделайте щелчок мышью по изображению
Среди основных возможностей Java WorkShop 2.0 назовем синтаксическое выделение в окне редактирования, возможность удаленной отладки приложений Java, быстродействующий компилятор, а также способность работать на различных платформах.
Разработку элементов пользовательского интерфейса можно выполнять с помощью удобного средства визуального проектирования (Рисунок 2).
Java WorkShop 2 0 позволяет
Рисунок 2. Java WorkShop 2.0 позволяет разрабатывать пользовательский интерфес с помощью визуальных средств.Для того чтобы увидеть рисунок в увеличенном виде, сделайте щелчок мышью по изображению
Что же касается Java Studio 1.0, то эта система позволяет проектировать приложения вообще без программирования. Разработчик собирает приложения из готовых компонент, устанавливая между ними каналы передачи сообщений. Таким образом определяется логика работы приложения (Рисунок 3). Этот процесс чем-то напоминает сборку бытовой стереофонической системы из отдельных блоков, когда вы соединяете проводами входы и выходы усилителя, колонок, проигрывателя компакт-дисков и других устройств.
Рисунок 2. Визуальные средства разработки
Рисунок 2. Визуальные средства разработки Java WorkShop 2.0
Проектирование логики работы приложения
Рисунок 3. Проектирование логики работы приложения
Проектирование логики
Рисунок 3. Проектирование логики работы приложения.Для того чтобы увидеть рисунок в увеличенном виде, сделайте щелчок мышью по изображению
В наборе компонент JavaBeans, доступных в Java Studio, есть компоненты, предназначенные для работы с ресурсами Internet, базами данных и таблицами, формами и так далее.
Проектирование пользовательского интерфейса в Java Studio, также как и в Java WorkShop, выполняется визуально (Рисунок 4).
Визуальное проектирование
Рисунок 4. Визуальное проектирование пользовательского интерфейса.Для того чтобы увидеть рисунок в увеличенном виде, сделайте щелчок мышью по изображению
Подборку различных инструментальных средств, предназначенных для создания приложений Java, вы найдете по адресу
http://www.sun.ru/download/download.html.
Рисунок 4. Визуальное проектирование пользовательского интерфейса
Перенос приложения с
Рисунок 5. Перенос приложения с платформы Windows NT на платформу Macintosh
Вначале программист готовит исходные тексты приложения для платформы Windows NT и отлаживает их там. Для получения загрузочного модуля исходные тексты компилируются и редактируются. Полученный в результате загрузочный модуль может работать на процессоре фирмы Intel в среде операционной системы Windows NT.
Для того чтобы перенести приложение в среду операционной системы компьютера Macintosh, программист вносит необходимые изменения в исходные тексты приложения. Эти изменения необходимы из-за различий в программном интерфейсе операционной системы Windows NT и операционной системы, установленной в Macintosh. Далее эти исходные тексты транслируются и редактируются, в результате чего получается загрузочный модуль, способный работать в среде Macintosh, но не способный работать в среде Windows NT.
Программа на языке Java компилируется в двоичный модуль, состоящий из команд виртуального процессора Java. Такой модуль содержит байт-код, предназначенный для выполнения Java-интерпретатором. На настоящий момент уже созданы первые модели физического процессора, способного выполнять этот байт-код, однако интерпретаторы Java имеются на всех основных компьютерных платформах. Разумеется, на каждой платформе используется свой интерпретатор, или, точнее говоря, свой виртуальный процессор Java.
Если ваше приложение Java (или аплет) должно работать на нескольких платформах, нет необходимости компилировать его исходные тексты несколько раз. Вы можете откомпилировать и отладить приложение Java на одной, наиболее удобной для вас платформе. В результате вы получите байт-код, пригодный для любой платформы, где есть виртуальный процессор Java.
Сказанное иллюстрируется на Рисунок 6.
Подготовка приложения
Рисунок 6. Подготовка приложения Java для работы на разных платформах
Таким образом, приложение Java компилируется и отлаживается только один раз, что уже значительно лучше. Остается, правда, вопрос - как быть с программным интерфейсом операционной системы, который отличается для разных платформ?
Здесь, на наш взгляд, разработчиками Java предлагается достаточно неплохое решение. Приложение Java не обращается напрямую к интерфейсу операционной системы. Вместо этого оно пользуется готовыми стандартными библиотеками классов, содержащими все необходимое для организации пользовательского интерфейса, обращения к файлам, для работы в сети и так далее.
Внутренняя реализация библиотек классов, разумеется, зависит от платформы. Однако все загрузочные модули, реализующие возможности этих библиотек, поставляются в готовом виде вместе с виртуальной машиной Java, поэтому программисту не нужно об этом заботиться. Для операционной системы Windows, например, поставляются библиотеки динамической загрузки DLL, внутри которых запрятана вся функциональность стандартных классов Java.
Абстрагируясь от аппаратуры на уровне библиотек классов, программисты могут больше не заботиться о различиях в реализации программного интерфейса конкретных операционных систем. Это позволяет создавать по-настоящему мобильные приложения, не требующие при переносе на различные платформы перетрансляции и изменения исходного текста.
Еще одна проблема, возникающая при переносе программ, составленных на языке программирования С, заключается в том, что размер области памяти, занимаемой переменными стандартных типов, различный на разных платформах. Например, в среде операционной системы Windows версии 3.1 переменная типа int в программе, составленной на С, занимает 16 бит. В среде Windows NT этот размер составляет 32 бита.
Очевидно, что трудно составлять программу, не зная точно, сколько имеется бит в слове или в байте. При переносе программ на платформы с иной разрядностью могут возникать ошибки, которые трудно обнаружить.
В языке Java все базовые типы данных имеют фиксированную разрядность, которая не зависит от платформы. Поэтому программисты всегда знают размеры переменных в своей программе.
Сетевая игра Java Color Lines
Рисунок 7. Сетевая игра Java Color Lines
Сетевая игра Java Color
Рисунок 7. Сетевая игра Java Color Lines.Для того чтобы увидеть рисунок в увеличенном виде, сделайте щелчок мышью по изображению
Это сетевая версия известной игры Lines, которая выполнена в виде нескольких аплетов, взаимодействующих между собой и между сервером Web, на котором они расположены. Так как список имен игроков и достигнутых ими результатов хранится на сервере, вы можете поучаствовать в мировом турнире, сразившись с игроками из разных стран.
Сборка мусора
Сборка мусора
Одна из интереснейших особенностей языка программирования Java и среды выполнения приложений Java заключается в наличии специального процесса сборки мусора, предназначенного для удаления ненужных объектов из памяти. Эта система избавляет программиста от необходимости внимательно следить за использованием памяти, освобождая ненужные более области явным образом.
Создавая объекты в Java, вы можете руководствоваться принципом "создай и забудь", так как система сборки мусора позаботится об удалении ваших объектов. Объект будет удален из памяти, как только на него не останется ни одной ссылки из других объектов.
Приоритет процесса сборки мусора очень низкий, поэтому "уборка" среды выполнения приложений Java не отнимает ресурсы у самих приложений.
Ссылки на методы класса
Ссылки на методы класса
Так как в Java нет указателей, нет возможности ссылаться на методы с помощью оператора ->. Для ссылки на метод класса используется только оператор "точка".
Оператор "::" также не определен в Java. Если вам необходимо вызвать метод из базового класса, следует использовать ключевое слово super.
Типы данных
Типы данных
Указатели которых нет
Указатели, которых нет
Самая большая и шокирующая новость для тех, кто раньше программировал на С, а теперь занялся изучением Java, это то, что в языке Java нет указателей. Традиционно считалось, что работать с указателями трудно, а их использование приводит к появлению трудно обнаруживаемых ошибок. Поэтому разработчики Java решили отказаться от использования указателей совсем.
Спешим успокоить - вы сможете успешно составлять приложения Java и без указателей, несмотря на то что вам, возможно, придется немного изменить стиль программирования.
Вы можете спросить: как же передавать функциям ссылки на объекты, если нет указателей?
Если вам нужно передать ссылку на переменную базового типа, такого, например, как int или long, то ничего не получится - мы уже говорили, что переменные базовых типов передаются по значению, а не по ссылке. Поэтому нельзя напрямую создать на языке Java эквивалент следующей программы, составленной на языке С:
// Некоторая переменная int nSomeValue;
// Функция, изменяющая значение переменной, // заданной своим адресом void StoreValue(int *pVar, int nNewValue) { pVar->nNewValue; } . . . StoreValue(&nSomeValue, 10);
Выход, однако, есть.
Язык Java позволяет использовать вместо указателей ссылки на объекты. Пользуясь этими ссылками, вы можете адресовать объекты по их имени, вызывая методы и изменяя значения данных объектов.
Что же касается данных базовых типов, если вам нужно передавать на них ссылки, то следует заменить базовые типы на соответствующие замещающие классы. Например, вместо типа int используйте класс Integer, вместо типа long - класс Long и так далее.
Инициализация таких объектов должна выполняться с помощью конструктора, как это показано ниже:
Integer nSomeValue; nSomeValue = new Integer(10);
Первая строка создает неинициализированную ссылку с именем nSomeValue и типом Integer. При попытке использования такой ссылки возникнет исключение.
Вторая строка создает объект класса Integer, вызывая конструктор. Этот конструктор определяет начальное значение. После выполнения оператора присваивания ссылка nSomeValue будет ссылаться на реальный объект класса Integer и ее можно будет использовать.
Имя объекта nSomeValue типа Integer вы можете передавать функциям в качестве параметра, причем это будет ссылкой на объект.
Составляя программы на языке С, вы часто использовали указатели для адресации элементов массивов, созданных статически или динамически в оперативной памяти. Зная начальный адрес такого массива и тип хранящихся в нем элементов, вы могли адресоваться к отдельным элементам массива.
В языке Java реализован механизм массивов, исключающих необходимость использования указателей.
Указатели
Указатели
Встроенные классы
Встроенные классы
В языке Java все классы происходят от класса Object, и, соответственно, наследуют методы этого класса. Некоторые библиотеки классов подключаются автоматически, и мы будем называть их встроенными. К таким относится, в частности, библиотека с названием java.lang. Другие библиотеки классов вы должны подключать в исходном тексте приложения Java явным образом с помощью оператора import.
Замещающие классы
Замещающие классы
Очень часто в наших приложениях вместо базовых типов переменных мы будем использовать объекты встроенных классов, которые называются замещающими классами (wrapper classes). Ниже мы перечислили названия этих классов и названия базовых типов данных, которые они замещают:
| Базовый тип данных |
Замещающий класс |
| boolean |
Boolean |
| char |
Character |
| int |
Integer |
| long |
Long |
| float |
Float |
| double |
Double |
Заметим, что для преобразования базовых типов данных в объекты замещающего класса и обратно вы не можете применять оператор присваивания. Вместо этого необходимо использовать соответствующие конструкторы и методы замещающих классов.
Подробное руководство по программированию на Java
Исходный текст приложения HelloJava
Исходный текст приложения HelloJava
Исходный текст нашего первого приложения состоит всего из нескольких строк:
public class HelloJava { public static void main(String args[]) { System.out.println("Hello, Java!"); } }
По своей простоте он не уступает известной программе "Hello, world!", с которой обычно начинают изучение языка программирования C.
В нашем приложении определен один класс типа public с именем HelloJava. Заметим, что исходный файл приложения Java может содержать только один класс public, причем имя файла должно в точности совпадать с именем такого класса. В данном случае исходный файл называется HelloJava.java. Если бы вы назвали файл helloJava.java, компилятор выдал бы сообщение об ошибке.
В классе HelloJava мастером проектов автоматически создается один статический метод с именем main.
Если класс типа public с именем, совпадающем с именем файла, содержит определение метода main, то такой метод служит точкой входа автономного приложения Java. В этом он напоминает функцию main обычной программы, составленной на языке программирования C.
В качестве параметра методу main передается ссылка на массив строк класса String. Через эти строки вы можете передавать приложению Java параметры запуска.
Как наше приложение выводит текстовую строку на консоль?
В классе System определена переменная класса PrintStream с именем out. В классе PrintStream определен метод println, при помощи которого приложение HelloJava выводит сообщение "Hello, Java!" на консоль.
Но где же объект, для которого вызывается метод println? В классе System поле PrintStream определено как статическое, поэтому методы этого класса можно вызывать, не создавая объектов класса System.
Первое приложение Java
Первое приложение Java
Как мы уже говорили, приложение Java может выполняться под управлением специального интерпретатора, работающего в рамках отдельного процесса, либо под управлением браузера. В первом случае мы имеем дело с автономным приложением Java, в втором - с аплетом.
Изучение программирования на Java мы начнем с создания простейшего автономного приложения. В следующей статье мы расскажем о том, как сделать аплет и встроить его в документ HTML.
В качестве инструментального средства для разработки автономных приложений и аплетов Java мы будем использовать интегрированную систему разработки Java WorkShop. Она доступна для операционных систем Windows 95, Windows NT, Solaris (платформы SPARC и Intel).
Первое приложение
Первое приложение
Главное окно интегрированной
Рисунок 1. Главное окно интегрированной системы разработки Java WorkShopДля того чтобы увидеть рисунок в увеличенном виде, сделайте щелчок мышью по изображению
 |
Рисунок 2. Окно Java WorkShop Startup |
Для того чтобы увидеть рисунок в увеличенном виде, сделайте щелчок мышью по изображению
Если раньше вы никогда не работали с Java WorkShop, окно Java WorkShop Startup поможет вам освоиться с основными процедурами. Нажав соответствующую кнопку, вы можете создать свой первый проект, открыть пример проекта, подготовленного для вас специалистами Sun Microsystems, ознакомиться с электронным руководством или справочной системой, а также открыть любой существующий проект.
После приобретения небольшой практики можно включить переключатель Don't show me this window at startup, и окно Java WorkShop Startup перестанет появляться всякий раз, когда вы запускаете Java WorkShop.
Окно Java WorkShop Startup
Рисунок 2. Окно Java WorkShop Startup
Окно Java WorkShop Project Manager
Рисунок 3. Окно Java WorkShop Project Manager
Все проекты хранятся в портфелях (portfolios). В процессе установки автоматически создается ваш личный портфель personal, который находится в папке My Portfolios. В этом портфеле есть проекты Checkers, CardFile, JellyBeanExample и Performance Example. При создании нового проекта мы добавим его в портфель personal, хотя в дальнейшем вы сможете создавать новые портфели.
Прежде чем выполнять какие либо операции над портфелем или проектом, нужно сделать этот портфель или проект текущим. Чтобы выбрать текущий портфель или проект, следует сделать двойной щелчок левой клавишей мыши по соответствующему названию. Строка названия будет выделена синим цветом.
Для создания проекта HelloJava выберите из меню File окна Java WorkShop Project Manager строку New, а затем в меню второго уровня строку Project. В результате будет запущен мастер создания проектов, первая диалоговая панель которого показана на Рисунок 4.
Первая диалоговая панель мастера проектов
Рисунок 4. Первая диалоговая панель мастера проектов
Первая диалоговая панель
Рисунок 4. Первая диалоговая панель мастера проектовДля того чтобы увидеть рисунок в увеличенном виде, сделайте щелчок мышью по изображению
В поле Please, name this project введите название создаваемого проекта HelloJava, затем включите переключатели Standalone и No GUI. Первый из этих переключателей задает тип проекта (автономное приложение Java), второй указывает, что в проекте не используются средства автоматизированного проектирования пользовательского интерфейса.
Далее нажмите кнопку Next. Вы окажитесь в диалоговой панели Create Project, показанной на Рисунок 5.
Диалоговая панель Create Project
Рисунок 5. Диалоговая панель Create Project
Диалоговая панель Create
Рисунок 5. Диалоговая панель Create ProjectДля того чтобы увидеть рисунок в увеличенном виде, сделайте щелчок мышью по изображению
В верхней части этой панели вы должны ввести путь к каталогу, в котором будут создаваться файлы проекта. Затем следует включить переключатель No, указывая тем самым, что каталог проектов пуст и в нем нужно создать новые файлы. Существует возможность создания проектов на базе уже имеющихся файлов, однако пока мы этого делать не будем.
Теперь все готово к созданию проекта и вы можете нажать кнопку Finish. Мастер проектов создаст все необходимые файлы и сделает новый проект текущим. Основной файл проекта окажется загруженным в главное окно приложения Java WorkShop (Рисунок 6). Здесь вы можете его редактировать.
Основной файл созданного
Рисунок 6. Основной файл созданного проекта загружен в окно приложения Java WorkShopДля того чтобы увидеть рисунок в увеличенном виде, сделайте щелчок мышью по изображению
Если теперь вы раскроете окно Java WorkShop Project Manager, то увидите, что в портфеле personal появился новый проект HelloJava. Раскрыв его, можно увидеть включенные в него файлы (Рисунок 7).
Файлы проекта HelloJava
Рисунок 7. Файлы проекта HelloJava.
Наш проект содержит только один файл с именем HelloJava.java. Отредактируйте этот файл, добавив в него следующую строку:
System.out.println("Hello, Java!");
Новый вариант исходного текста показан на Рисунок 8.
Измененный исходный текст приложения HelloJava
Рисунок 8. Измененный исходный текст приложения HelloJava
Измененный исходный
Рисунок 8. Измененный исходный текст приложения HelloJavaДля того чтобы увидеть рисунок в увеличенном виде, сделайте щелчок мышью по изображению
Теперь выберите из меню Build главного окна Java WorkShop строку Build All. Через несколько мгновений исходные тексты приложения будут оттранслированы. Результат вы сможете увидеть нас странице Build блокнота, расположенного в нижней части окна Java WorkShop.
Чтобы запустить приложение, выберите из меню Project строку Run. На экране появится консоль приложения с сообщением "Hello, Java!" (Рисунок 9).
Работа приложения Hello Java!
Рисунок 9. Работа приложения Hello, Java!
Создание нового проекта
Создание нового проекта
Как и многие другие интегрированные системы разработки программного обеспечения, система Java WorkShop использует концепцию проектов. Под проектом здесь понимается совокупность файлов и параметров, описанные в специальном файле проектов.
Всеми проектами в Java WorkShop управляет менеджер проектов. Чтобы открыть его окно, показанное на Рисунок 3, выберите строку Show Project Manager из меню Project главного окна Java WorkShop.
Текст HelloJava
Текст HelloJava
Установка Java WorkShop
Установка Java WorkShop
Для установки Java WorkShop вы должны вставить дистрибутивный диск в устройство чтения CD-ROM. Программа установки запустится автоматически. Если этого не произошло (например, потому что автоматический запуск заблокирован), следует запустить программу установки вручную.
Если вы работаете в среде Windows 95 или Windows NT, вам нужно запустить программу setup.exe из каталога Win32. На дистрибутивном диске Java WorkShop есть также установочные каталоги для других платформ.
Процедура установки очень проста. Достаточно следовать инструкциям, которые появляются на экране. Единственное, что необходимо выбрать - это путь к каталогу, в который будут скопированы файлы Java WorkShop. При этом следует учесть, что для установки Java WorkShop в среде Windows 95 или Windows NT требуется примерно 50 Мбайт дисковой памяти.
Установка WorkShop
Установка WorkShop
Запуск Java WorkShop
Запуск Java WorkShop
Подробное руководство по программированию на Java
Иерархия классов
Иерархия классов
Заглянем в документацию. Выберите из меню Help главного окна приложения Java WorkShop строку Java API Documentation. На экране появится окно браузера, встроенного в Java WorkShop. С помощью этого браузера вы сможете просматривать содержимое справочной системы.
В разделе Java API Packages выберите библиотеку классов java.applet, а затем в разделе Class Index - строку Applet. Вы увидите иерархию классов:
java.lang.Object | +---java.awt.Component | +---java.awt.Container | +---java.awt.Panel | +---java.applet.Applet
Из этой иерархии видно, что класс java.applet.Applet произошел от класса java.awt.Panel. Этот класс, в свою очередь, определен в библиотеке классов java.awt и произошел от класса java.awt.Container.
Продолжим наши исследования. В классе java.awt.Container снова нет метода paint, но сам этот класс создан на базе класса java.awt.Component.
Но и здесь метода paint нет. Этот метод определен в классе java.awt.Component, который, в свою очередь, произошел от класса java.lang.Object и реализует интерфейс java.awt.image.ImageObserver.
Таким образом мы проследили иерархию классов от класса java.applet.Applet, на базе которого создан наш аплет, до класса java.lang.Object, который является базовым для всех классов в Java.
Метод paint определен в классе java.awt.Component, но так как этот класс является базовым для класса Applet и для нашего класса HelloApplet, мы можем переопределить метод paint.
Исходный текст аплета
Исходный текст аплета
Исходный текст документа HTML
Исходный текст документа HTML
Изменяем исходный текст аплета
Изменяем исходный текст аплета
Теперь давайте попробуем немного изменить исходный текст аплета, чтобы заставить его рисовать в своем окне текстовую строку "Hello, Java world".
Вначале измените исходный текст так, как это показано на Рисунок 6.
public class HelloApplet extends Applet
Листинг 1
. Файл HelloApplet.java
import java.applet.Applet; public class HelloApplet extends Applet { /** * Initializes the applet. You never need to * call this directly; it is * called automatically by the system once the * applet is created. */ public void init() {}
/** * Called to start the applet. You never need * to call this directly; it * is called when the applet's * document is visited. */ public void start() {}
/** * Called to stop the applet. This is called * when the applet's document is * no longer on the screen. It is guaranteed * to be called before destroy() * is called. You never need to * call this method directly */ public void stop() {}
/** * Cleans up whatever resources are being held. * If the applet is active * it is stopped. */ public void destroy() {} }
Из-за обилия комментариев вы можете подумать, что исходный текст аплета, который ничего не делает, слишком сложный. Однако это вовсе не так. Вот что получится, если мы уберем все комментарии:
import java.applet.Applet; public class HelloApplet extends Applet { public void init() {} public void start() {} public void stop() {} public void destroy() {} }
Исходный текст нашего аплета начинается со строки, подключающей оператором import библиотеку классов java.applet.Applet.
Оператор import должен располагаться в файле исходного текста перед другими операторами (за исключением операторов комментария). В качестве параметра оператору import передается имя подключаемого класса из библиотеки классов. Если же необходимо подключить все классы данной библиотеки, вместо имени класса указывается символ "*".
Напомним, что библиотека java.applet.Applet содержит классы, необходимые для создания аплетов, то есть разновидности приложений Java, встраиваемых в документы HTML и работающих под управлением браузера Internet.
Еще одна библиотека классов, которая нам скоро понадобится, это java.awt. С ее помощью аплет может выполнять в своем окне рисование различных изображений или текста. Преимущества данного метода перед использованием для рисования традиционного программного интерфейса операционной системы заключаются в том, что он работает на любой компьютерной платформе.
Далее в исходном тексте аплета определяется класс типа public с именем HelloApplet. Напомним, что это имя должно обязательно совпадать с именем файла, содержащего исходный текст этого класса.
public class HelloApplet extends Applet { . . . }
Определенный нами класс HelloApplet с помощью ключевого слова extends наследуется от класса Applet. При этом методам класса HelloApplet становятся доступными все методы и данные класса, за исключением определенных как private. Класс Applet определен в библиотеке классов java.applet.Applet, которую мы подключили оператором import.
enabled browser, you would see
Листинг 2
. Файл HelloApplet.tmp.html
С помощью оператора
