Table of Contents

POO și Java

Programarea Orientată pe Obiecte

Programarea Orientată pe Obiecte este o paradigmă de programare care utilizează obiecte și interacțiuni între acestea pentru a modela arhitectura unui program.

Până în anii '60, paradigma cea mai utilizată era cea a programării structurate. Programarea structurată este tipul de programare pe care l-ați folosit până acum, la cursul de Programare și la cel de SD. Această paradigmă constă în utilizarea funcțiilor și procedurilor pentru a realiza un program (cu eliminarea apelurilor GOTO).

Totuși, în anii '60, deja pe măsură ce programale deveneau din ce în ce mai mari, randamentul programatorilor scădea și în consecință TTM-ul (time-to-market) creștea. Stilul de programare structurată nu mai făcea față unor programe de dimensiuni mereu în creștere.

Fiecare paradigmă de programare propune un nivel de împărțire a taskului de realizat (adică a programului) în taskuri mai mici pentru a micșora complexitatea. Astfel, într-un program monoprocedural, unitatea de abstractizare este instrucțiunea. În programarea structurată este funcția/procedura. Programarea Orientată Obiect (POO) propune pentru acest lucru obiectul. Obiectele în POO modelează (sau ar trebui să modeleze dacă arhitectură aplicației este corectă) obiecte din lumea reală.

Obiectele din POO sunt instanțe ale unui tip de date numit clasă. Relația dintre clasă și obiect-instanță a acelei clase este exemplificată de relația între conceptul de masă și masă din sufragerie. Adică:

Ce remarcăm este că există niște tipare în lumea reală, care grupează în mintea noastră niște atribute ale obiectelor cu acțiunile lor, pentru a forma un tot ce definește obiectul respectiv. Pe acest concept, numit încapsulare, se sprijină programarea orientată obiect.

Folosirea POO permite realizarea de sisteme informatice de dimensiuni mărite, cu timpi de dezvoltare, testare și mentenanță reduși față de paradigmele anterioare. Totuși, pentru a creă un sistem funcțional este necesară înțelegerea corectă a conceptelor care stau în spatele POO. Cu aceste concepte se ocupă cursul și laboratoarele de POO.

Platforma Java

Programarea Orientată pe Obiecte se poate aplică în orice limbaj care permite acest lucru. Cele mai cunoscute asemenea limbaje astăzi sunt C++, Java, C#, chiar și PHP. În acest semestru vom ilustra conceptele de POO folosind limbajul Java.

Java a pornit că o platformă de programare pentru sisteme embedded. Țelurile principale ale proiectului erau:

Astăzi, Java este folosită mai mult că o platformă pentru Internet și a atins o utilizare impresionantă.

Java este un mediu (platformă) de programare care constă în:

Workflowul este următorul. Dezvoltatorul instalează Java Development Kit (JDK) care constă în principal din:

Compilatorul este aplicat codului scris și se obțin fișiere conținând bytecode. Aceste fișiere au în Java extensia .class.

Diagrama, până acum, arată astfel:

Clasamea.java —-compilare—> Clasamea.class [ pe mașina de dezvoltare ]

Acest pas corespunde cu invocarea compilatorului astfel:

javac Clasamea.java

Apoi codul bytecode este distribuit (nu analizăm acum cum se face acest lucru) utilizatorului. El are instalat JRE, care este mașina care interpretează bytecode-ul și îl transformă într-un flow de instrucțiuni pentru procesorul utilizatorului (există un JRE pentru fiecare procesor și sistem de operare folosit).

Diagrama arată așa:

———————————————————————- | flow de bytecode | ——> | JRE | —→ | flow instrucțiuni native | ———————————————————————-

Pasul corespunde cu invocarea mașinii virtuale astfel:

java Clasamea

Rezultatul instrucțiunilor native afectează flowul de instrucțiuni bytecode, astfel încât rolul JRE nu este doar o etapă de preprocesare. Nu se aplică o simplă transformare de instrucțiuni ca să se obțină o imagine, după care să se trimite imaginea de executabil nativ la procesor. Mașina virtuală “interpretează” tot timpul. Codul bytecode este numit interpretat din această cauză.

Cel mai important avantaj în acest workflow este că permite obținerea independenței de sistem. Dezvoltatorul are nevoie de un compilator funcțional pentru platformă pe care face dezvoltarea, iar utilizatorii, pe orice patforma ar fi (sistem de operare, arhitectură hardware), pot utiliza programul cât timp au o mașină virtuală Java instalată pentru acea platformă.

Un dezavantaj este viteza scăzută a codului Java. Există overhead-ul implicat de acțiunile adiționale realizate de JRE tot timpul rulării programului. Pentru a combate acest dezavantaj au apărut compilatoare just-în-time (JIT) care permit transformarea bytecodeului în cod executabil la prima rulare a unei secvențe de instrucțiuni bytecode, apoi stocarea acestuia pentru refolosire. Aici mașina virtuală nu este folosită decât o dată. Modelul clasic este C#, care folosește acest artificiu încă de la apariția sa. (Întârzierea cauzată de prima pornire a aplicației .NET respective este vizibilă în multe cazuri). Rețineți că modelul clasic Java este unul cu compilator și interpretor (mașină virtuală).

 Flow-ul Java

Tipuri primitive

Conform POO, orice este un obiect, însă din motive de performanță, Java suportă și tipurile de bază, care nu sunt clase. Aceste tipuri, numite tipuri primitive, corespund tipurilor de date cel mai des folosite și sunt prezentate mai jos, alături de spațiul ocupat și intervalul corespunzător de valori:

Tip primitiv Dimensiune Minim Maxim
boolean <dimensiune variabilă>
char 16 Unicode 0 Unicode 216 - 1
byte 8 -128 127
short 16 -215 215 - 1
int 32 -231 231 - 1
long 64 -263 263 - 1
float 32 IEEE754 IEEE754
double 64 IEEE754 IEEE754
Tab. ##: Tipuri primitive de date
Tipurile de date primitive sunt asemănătoare celor din C. Variabilele (locale metodelor, a nu se confunda cu membri claselor) având tipuri primitive sunt alocate pe stivă (exact ca în C), în contrast cu instanțele claselor, care sunt alocate pe heap (remember stack vs. heap).

Se observă că:

Segmentele de memorie inițiale, precum și parametri de rulare sunt ilustrați mai jos. Java VM memory

Exemplu de declarație:

int i, j;
boolean k;
/* Mutat la resurse utile - in labul acesta mentionat ca exista tipul Referinta.*/

Celelalte tipuri existente sunt clase. Instanțele claselor sunt tipuri referință. Acest lucru înseamnă că în spate, mașina virtuală Java lucrează cu pointeri la obiecte și noi folosim pointeri impliciți către zone de memorie alocate pentru obiectele utilizate. Acest lucru va avea consecințe mai târziu, când vom studia transferul parametrilor în Java.

Care este diferența dintre referințe (Java) și pointeri (C) ?

Acum e de reținut faptul că în Java nu există pointeri expliciți. Această facilitate a fost considerată generatoare de erori și nu a fost implementată. Acest lucru nu limitează capacitățile platformei.

Hello World

Pentru a începe dezvoltarea avem nevoie de JDK pe care îl găsim pe site-ul oracle. JDK conține și JRE pentru procesorul curent, așa că putem testa aplicațiile pe mașină locală.

Pentru a seta variabilele de mediu în Linux adăugați următoarea linie în /etc/bash.bashrc (pentru a fi disponibil tuturor utilizatorilor):

  export JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/java-<versiunea undefined> 

unde valoarea variabilei JAVA_HOME este calea către directorul unde aveți Java instalat.

Conform paradigmei POO, programul este compus din clase. Pentru a avea un entry point al programului (punct de început, cum este funcția main în C), trebuie să scriem o clasă:

 class HelloWorld  { 
     public static void main(String[] args) { 
         System.out.println(a€œHello world!); 
     } 
 } 

Observăm că:

Salvăm textul ca HelloWorld.java. Compilăm programul cu:

  javac HelloWorld.java 

Observăm apariția în directorul curent a unui fișier HelloWorld.class cu:

dir (ls pentru Linux) 

Pentru rulare:

   java HelloWorld 

Instalare Eclipse IDE

Pentru Java există mai multe medii de dezvoltare dintre care noi recomandăm Eclipse datorită plugin-urilor disponibile. Eclipse oferă plugin-uri și pentru PHP, C/C++, Python etc.

Eclipse poate fi download-at de aici. Pentru instalare vă recomandăm acest tutorial.

Download