DAIS – Univ. Ca' Foscari Venezia

Programmazione ad oggetti

Samuel Rota Bulò

Informazioni generali

● Docente: Samuel Rota Bulò

● @email: srotabul@dais.unive.it

● Homepage: http://www.dais.unive.it/~srotabul/ooprogramming2012.html

● Ricevimento: da concordare previa email

● Durata: 30 ore

● Lezioni: mercoledì 18:15 - 19:45sabato 08:45 – 10:15

● Esame: scritto + laboratorio + progetto

Libro di testo

Il linguaggioJAVA

Un po' di storia

● 1991: nasce alla Sun Microsystems con il nome “green” per utilizzarlo in elettrodomestici.

● 1994: l'ideatore di “green” si rende conto che il nuovo linguaggio poteva avere grosse potenzialità per applicazioni client/server.

● 1995: nasce ufficialmente Java● 1996: v1.0● 1997: v1.1, classi innestate● 1998: v1.2, swing e collections● 2000: v1.3, miglioramento delle prestazioni● 2002: v1.4, asserzioni, XML● 2004: v5.0, classi generiche, estensione ciclo for, auto-

incapsulamento, enumerazioni● 2006: v6.0, miglioramento della libreria● 2010: v7.0, piccole modifiche al linguaggio e miglioramento

libreria

Caratteristiche di Java

● Alto livello: assenza di puntatori e gestione esplicita della memoria

● Imperativo: sequenza di istruzioni che modificano la memoria

● Ad oggetti: ogni cosa in Java è un oggetto (salvo piccole eccezioni)

● Portabile: bytecode eseguibile su Java Virtual Machine (JVM)

● Fortemente tipato: controllo forte dei tipi da parte del compilatore

● Sicuro: progettato per eseguire codice remotamente in modo sicuro

● Vivo: in continua evoluzione

La piattaforma Java

Dal sorgente all'esecuzione

Sorgenteprogramma

JAVA

CompilatoreJAVA

Bytecodeprogramma

JAVA

BytecodelibrerieJAVA

MacchinaVirtualeJAVA

Macchina Hardware Y

Esecuzioneprogramma

Macchina Hardware X

Java Virtual Machine (JVM)● Macchina astratta:

– Esegue codice intermedio (bytecode)

– Specifica indipendente dall'architettura sottostante

● Indipendente del sistema operativo

● Esistono diverse implementazioni

● Componenti:

– Class loader: carica in memoria le classi necessarie al programma

– Bytecode verifier: controlla l'integrità degli accessi in memoria e l'aderenza alla specifica della JVM, ...

– Security manager: verifica la sicurezza delle classi caricate a runtime, controlla gli accessi ai file, ...

JVM

Class Loader

Bytecode verifier Security manager

Interpreter

Hello world !

public class HelloWorld {

  public static void main(String[] args){    //stampa in console un messaggio    System.out.println(“Hello, World !”);  }

}

HelloWorld.java:

● Compilazione: javac HelloWorld– questo genera il bytecode HelloWorld.class

● Esecuzione su JVM: java HelloWorld● Output: Hello, World!

Tipi e variabili

● Ogni valore nel linguaggio ha un tipo● Il tipo identifica un insieme di valori e quali

operazioni sono legali sugli stessi.● Una variabile è una porzione di memoria del calcolatore

caratterizzata da un tipo, un nome e un valore contenuto.

● Una variabile di tipo X può assumere solo valori di tipo X.

● Una variabile viene dichiarata con:

● Esempi:

nomeTipo nomeVariabile;nomeTipo nomeVariabile = valore;

String greetings = “Hello, World!”;PrintStream printer = System.out;int width = 20;

L'operatore di assegnamento

● Abbiamo visto che possiamo assegnare valori alle variabili in fase di dichiarazione

● Mediante l'operatore = possiamo assegnare un nuovo valore ad una variabile

● Una variabile non può essere utilizzata se non viene prima assegnato un valore

● Il valore può essere il risultato di un espressione.● Es:

nomeVariabile = valore;

int width = 10;int height; height = 3;width = height + 10; // width=13height = height + 1; // height=4

Oggetti e classi

● Una classe è la descrizione di una struttura dati complessa caratterizzata principalmente da:

– campi: variabili che conterranno i dati

– metodi: operazioni che agiscono sui dati

● Un oggetto è un'istanza di una certa classe, in cui i campi assumono valori ed è manipolabile attraverso l'invocazione dei metodi descritti nella classe.

● La classe rappresenta il tipo di un oggetto.● In Java ogni cosa è un oggetto (salvo piccole

eccezioni).

Esempio di oggetti

● Oggetti appartenenti alla stessa classe condividono gli stessi nomi e gli stessi tipi per i propri campi e lo stesso codice dei metodi.

● Oggetti distinti, anche se appartenenti alla stessa classe, occupano celle di memoria distinte per memorizzare i valori dei propri campi.

● Ogni oggetto ha una copia privata dei suoi campi.

String

data=”Hello”

length(...)toUpperCase(...)

String

data=”Pippo”

length(...)toUpperCase(...)

Nota sugli identificatori

● I nomi di variabili, metodi, classi devono seguire determinate regole per non incorrere in errori di compilazione:

– possono essere composti di lettere, cifre, $, _, ma non possono iniziare con una cifra

– non si possono usare simboli come ?, % o spazi

– non si possono usare parole riservate del linguaggio come public, class, int, …

● Esistono poi delle convenzioni sugli identificatori:

– le variabili e metodi iniziano con una lettera minuscola

– se vogliamo usare parole multiple per un identificatore le separiamo usando le lettere iniziali maiuscole. Es: lunghezzaParola

– le classi iniziano con una lettera maiuscola

Utilizzo di oggetti

● Consideriamo la classe Rectangle presente nella libreria java.awt di Java.

● La classe Rectangle descrive i campi necessari per modellare un rettangolo (x,y,altezza,larghezza) e i metodi per manipolarlo.

● Un oggetto di tipo Rectangle rappresenta una specifica istanza di rettangolo (es: x=5, y=10, larghezza=20, altezza=30)

Rectangle

x=5y=10

width=20height=30

...

(x,y)

width

height

Costruttori

● Il costruttore è un metodo speciale che consente di allocare ed inizializzare un nuovo oggetto.

– il nome del costruttore coincide con il nome della classe

– può avere o meno dei parametri associati che servono a determinare l'inizializzazione dell'oggetto

● I costruttori vengono descritti all'interno delle classi.

● Un costruttore viene invocato con new e ritorna un riferimento all'oggetto costruito.

● Esempio:

Rectangle box = new Rectangle(5,10,20,30);

new NomeClasse(parametri)

Costruttori

● Una classe può fornire più di un costruttore● In questo modo abbiamo diverse modalità con cui

possiamo costruire un oggetto sulla base delle parametrizzazioni del costruttore

● Esempio:

● Il costruttore Rectangle() inizializza i campi dell'oggetto a 0.

Rectangle box = new Rectangle(5,10,20,30);Rectangle box2 = new Rectangle();

Metodi● I metodi descrivono le operazioni che possono essere usate

per manipolare gli oggetti● L'implementazione e la firma dei metodi è descritta nella

classe● Il metodo agisce esclusivamente sui campi dell'oggetto che

lo invoca

● Un metodo può avere dei parametri o meno ● Un metodo può ritornare o meno un valore● Es.: il metodo length di String ritorna lunghezza della

stringa su cui viene invocato

oggetto.metodo(parametri)

String greetings = “Hello, world!”;String greetings2 = “Ciao”;int n1 = greetings.length(); // n1=13int n2 = greetings2.length(); // n2=4

Metodi

● I metodi possono accedere ai campi dell'oggetto in lettura o scrittura a seconda dell'operazione che vogliamo svolgere.

● I metodi che ritornano il valore di un campo per convenzione hanno un nome del tipo getNomeCampo. Es: getX(), getY().

● I metodi che modificano direttamente il valore di un campo per convenziona hanno un nome del tipo setNomeCampo. Es: setX(10), setY(30).

● Metodi che modificano il valore di uno o più campi di un oggetto si dicono con “side effects” o “mutators”.

Rectangle box = new Rectangle();box.setWidth(10); box.setHeight(20);box.translate(5,10); // x=x+5, y=y+10System.out.println(box.getX()); //stampa 5

Variabili di tipo oggetto e primitive

● Le variabili di tipo oggetto, se inizializzate, memorizzano la posizione di un oggetto in memoria (riferimento all'oggetto) o null (riferimento nullo).

● Tutti gli oggetti vengono memorizzati nello heap.● Il costrutto new, usato per creare un oggetto, ritorna

un riferimento al nuovo oggetto creato.● Diverse variabili di tipo oggetto possono condividere

un riferimento ad uno stesso oggetto.● In Java non abbiamo esclusivamente oggetti, ma

lavoriamo anche con valori di tipo primitivo (numeri interi, virgola mobile, booleani, caratteri).

● In questo caso la variabile contiene un valore del loro tipo.

Variabili di tipo oggetto e primitive

Rectangle box1 = new Rectangle (0,0,10,10);Rectangle box2 = box1; Rectangle box3 = null;box1.setX(2);System.out.println(box2.getX()); //stampa 2 e non 0int width = 10;int height = width;height = 2;System.out.println(width); //stampa 10box3.setY(0); //errore a run­time

box1=box2=box3=

width=

height=

null

1010

Rectangle

x=0y=0

width=10height=10

...

Main● Un programma è composto da più classi● La classe applicazione è quella che ha il metodo

statico main, da cui parte la computazione.● Per eseguire il programma bisogna invocare la virtual

machine passando una classe applicazione (es: java HelloWorld)

● I parametri del main identificano i paramatri passati all'applicazione in fase di esecuzione

public class HelloWorld {

  public static void main(String[] args){    //stampa in console un messaggio    System.out.println(“Hello, World !”);  }

}

Classi di libreria

● Il codice Java viene organizzato in librerie (packages)● Un package può essere

– una directory

– un speciale archivio jar

● Importiamo una classe specificando i nomi del package e della classe

● Le classi del package java.lang sono importante in automatico. Ne fanno parte per esempio String e System.

● I package seguono un'organizzazione gerarchica. Possiamo avere sotto-package di altri package (es: java.awt.event)

● Possiamo importare tutte le classi di un package (ma non verranno inclusi in automatico i sotto-package)

import java.awt.Rectangle;

import java.awt.*;import java.awt.event.*;

Documentazione Java

● Le librerie Java sono ben documentate .● La documentazione on-line (javadoc) include una

descrizione dei package e delle relative classi (campi, metodi e costruttori con accesso non privato)

● http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/

Documentazione Java

Documentazione Java

Documentazione Java

Documentazione Java