Programare Orientată pe Obiecte

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- laboratoare:poo-java [2013/09/30 01:56]
Adriana Draghici
+++ laboratoare:poo-java [2018/10/01 01:14] (current)
Laurentiu Stamate [Tipuri primitive]
@@ Line 3: / Line 3: @@
 == Programarea Orientată pe Obiecte==
-Programarea Orientata Obiect este o paradigma de programare care utilizeaza **obiecte** si **interactiuni** intre acestea pentru a modela arhitectura unui program.
+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:
+ * conceptul de masă implică existența anumitor caracteristici (un număr de picioare și un blat, totul de o anumită culoare)
+ * conceptul de masă implică realizarea potențială a unor acțiuni (se poate mânca pe masă)
+ * obiectul masă are caracteristicile respective (4 picioare, culoare neagră)
+ * obiectul masă permite realizarea practică a acțiunilor respective (se poate mânca doar pe masă fizică, nu pe ideea de masă)
+ 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.
-Pana in anii '60, paradigma cea mai utilizata era cea a **programarii structurate**. Programarea structurata este tipul de programare pe care l-ati folosit pana acum, la cursul de Programare si la cel de SD. Aceasta paradigma consta in utilizarea **functiilor si procedurilor** pentru a realiza un program (cu eliminarea apelurilor GOTO).
+== 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:
+ * **independența** de sistem
+ * utilizarea **POO**.
+ 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:
+ * un **limbaj** de programare (Java) care descrie programatorului ce instrucțiuni sunt valide și ce face fiecare
+ * un **compilator** (''javac.exe'' (Windows) / ''javac'' (Linux)) care transformă fișierul sursă într-un limbaj intermediar numit **bytecode**
+ * o **mașină virtuală**, **Java Virtual Machine** (''JVM''), care permite transformarea codului intermediar în instrucțiuni executabile pe procesorul curent.
+ * o **bibliotecă** puternică ce răspunde foarte bine nevoilor apărute în practică (''class library'')
+ **Workflowul** este următorul. Dezvoltatorul instalează **Java Development Kit** (''JDK'') care constă în principal din:
+ * **Java Runtime Environment** (''JRE''), ce conține ''JVM''
+ * **compilator**.
+ 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:
-Totusi, in anii '60, deja pe masura ce programale deveneau din ce in ce mai mari, randamentul programatorilor scadea si in consecinta TTM-ul (''time-to-market'') crestea. Stilul de programare structurata nu mai facea fata unor programe de dimensiuni mereu in crestere.
+<code>
+javac Clasamea.java
+</code>
+ 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:
+<code>
+java Clasamea
+</code>
+ 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).
+ {{alte-resurse:poo-java:jvm.gif?450| Flow-ul Java}}
-Fiecare paradigma de programare propune un nivel de impartire a taskului de realizat (adica a programului) in taskuri mai mici pentru a micsora complexitatea.
-Astfel, intr-un program **monoprocedural**, unitatea de abstractizare este instructiunea. In programarea **structurata** este functia/procedura. **Programarea Orientata Obiect** (POO) propune pentru acest lucru obiectul. Obiectele in POO modeleaza (sau ar trebui sa modeleze daca arhitectura aplicatiei este corecta) obiecte din lumea reala.
-**Obiectele** din POO sunt **instante** ale unui tip de date numit **clasa**. Relatia dintre clasa si obiect-instanta a acelei clase este exemplificata de relatia intre conceptul de masa si masa din sufragerie. Adica:
+==Tipuri primitive==
-* conceptul de masa implica existenta anumitor caracteristici (un numar de picioare si un blat, totul de o anumita culoare)
-* conceptul de masa implica realizarea potentiala a unor actiuni (se poate manca pe masa)
-* obiectul masa are caracteristicile respective (4 picioare, culoare neagra)
-* obiectul masa permite realizarea practica a actiunilor respective (se poate manca doar pe masa fizica, nu pe ideea de masa)
-Ce remarcam este ca exista niste tipare in lumea reala, care grupeaza in mintea noastra niste **atribute** ale obiectelor cu **actiunile** lor, pentru a forma un tot ce defineste obiectul respectiv. Pe acest concept, numit **incapsulare**, se sprijina programarea orientata obiect.
+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:
+<tabcaption | Tipuri primitive de date>
+^  Tip primitiv  ^  Dimensiune  ^  Minim  ^  Maxim ^
+|  ''boolean''  |  <dimensiune variabilă>  |  —  |  —  |
+|  ''char''  |  16  |  Unicode 0  |  Unicode 2<sup>16</sup> - 1  |
+|  ''byte''  |  8  |  -128  |  127  |
+|  ''short''  |  16  |  -2<sup>15</sup>  |  2<sup>15</sup> - 1  |
+|  ''int''  |  32  |  -2<sup>31</sup>  |  2<sup>31</sup> - 1  |
+|  ''long''  |  64  |  -2<sup>63</sup>  |  2<sup>63</sup> - 1  |
+|  ''float''  |  32  |  IEEE754  |  IEEE754  |
+|  ''double''  |  64  |  IEEE754  |  IEEE754  |
+</tabcaption>
-Folosirea POO permite realizarea de sisteme informatice de dimensiuni marite, cu timpi de dezvoltare, testare si mentenanta redusi fata de paradigmele anterioare. Totusi, pentru a crea un sistem functional este necesara intelegerea corecta a conceptelor care stau in spatele POO. Cu aceste concepte se ocupa cursul si laboratoarele de POO.
+<note tip>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).</note>
-== Platforma Java ==
+Se observă că:
+  * Java **nu** posedă tipuri ''unsigned''
+  * tipul ''char'' este pe 16 biți și întrebuințează **Unicode**
+  * tipul ''boolean'' nu are o dimensiune fixă
+  * deși valorile posibile sunt doar 0 și 1, ocupând 1 bit, acestui bit i se adaugă un header dependent de mașină, după care acesta se completează cu biți până se ajunge la un număr multiplu de 8
+  * pentru mai multe detalii: http://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/nutsandbolts/datatypes.html
+  * ''void'' **nu este tip in Java**, este doar un cuvânt cheie pentru cazurile în care dorim să indicăm că ceea ce se returnează este **nimic** <code java>
+// cod C
+int f(void) // specificăm explicit ca funcția nu are parametrii
+void f(int) // definim o metodă care primeste un int și nu întoarce nimic
+void *p // definim un pointer care poate conține orice tip
+(void) p // cast către orice tip
-Programarea Orientata pe Obiecte se poate aplica in orice limbaj care permite acest lucru. Cele mai cunoscute asemenea limbaje astazi sunt C++, Java, C#, chiar si PHP. In acest semestru vom ilustra conceptele de POO folosind limbajul Java.
+// cod Java
+int f(void) // eroare de compilare, nu există parametrii de tip void
+void f(int) // similar cu C
+void *p // nu există conceptul de pointer in Java
+(void) p // nu se poate face cast către void in Java
-Java a pornit ca o platforma de programare pentru sisteme embedded. Telurile principale ale proiectului erau:
+</code>
-* **independenta** de sistem
+  * din documentația 'Java Language specification 7': " Note that the Java programming language does not allow a "cast to void" - void is not a type "
-* utilizarea **POO**.
-Astazi, Java este folosita mai mult ca o platforma pentru Internet si a atins o utilizare impresionanta.
-Java este un mediu (platforma) de programare care consta in:
-* un **limbaj** de programare (Java) care descrie programatorului ce instructiuni sunt valide si ce face fiecare
-* un **compilator** (''javac.exe'' (Windows) / ''javac'' (Linux)) care transforma fisierul sursa intr-un limbaj intermediar numit **bytecode**
-* o **masina virtuala**, **Java Virtual Machine** (''JVM''), care permite transformarea codului intermediar in instructiuni executabile pe procesorul curent.
-* o **biblioteca** puternica ce raspunde foarte bine nevoilor aparute in practica (''class library'')
-**Workflowul** este urmatorul. Dezvoltatorul instaleaza **Java Development Kit** (''JDK'') care consta in principal din:
+Segmentele de memorie inițiale, precum și parametri de rulare sunt ilustrați mai jos.
-* **Java Runtime Environment** (''JRE''), ce contine ''JVM''
+{{ :laboratoare:java-basics:jvm.jpg?nolink |Java VM memory }}
-* **compilator**.
-Compilatorul este aplicat codului scris si se obtin fisiere continand bytecode. Aceste fisiere au in Java extensia ''.class''.
-Diagrama, pana acum, arata astfel:
-''Clasamea.java'' ----compilare---> ''Clasamea.class'' [ pe masina de dezvoltare ]
-Acest pas corespunde cu invocarea compilatorului astfel:
- <code>javac Clasamea.java</code>
-Apoi codul bytecode este distribuit (nu analizam acum cum se face acest lucru) utilizatorului. El are instalat ''JRE'', care este masina care interpreteaza bytecode-ul si il transforma intr-un flow de instructiuni pentru procesorul utilizatorului (exista un ''JRE'' pentru fiecare procesor si sistem de operare folosit).
+Exemplu de declarație:
-Diagrama arata asa:
+<code java>
+int i, j;
-----------------------------------------------------------------------
+boolean k;
-| flow de bytecode | ------> | JRE | ----> | flow instructiuni native |
+</code>
-----------------------------------------------------------------------
+  /* Mutat la resurse utile - in labul acesta mentionat ca exista tipul Referinta.*/
-Pasul corespunde cu invocarea masinii virtuale astfel:
+ 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.
- <code>java Clasamea</code>
-Rezultatul instructiunilor native afecteaza flowul de instructiuni bytecode, astfel incat rolul ''JRE'' nu este doar o etapa de preprocesare. Nu se aplica o simpla transformare de instructiuni ca sa se obtina o imagine, dupa care sa se trimite imaginea de executabil nativ la procesor. Masina virtuala "interpreteaza" tot timpul. Codul bytecode este numit interpretat din aceasta cauza.
-Cel mai important avantaj in acest workflow este ca permite obtinerea **independentei** de sistem. Dezvoltatorul are nevoie de un compilator functional pentru platforma pe care face dezvoltarea, iar utilizatorii, pe orice patforma ar fi (Sistem de Operare, Arhitectura hardware), pot utiliza programul cat timp au o masina virtuala Java instalata pentru acea platforma.
-Un dezavantaj este viteza scazuta a codului Java. Exista overhead-ul implicat de actiunile aditionale realizate de ''JRE'' tot timpul rularii programului. Pentru a combate acest dezavantaj au aparut compilatoare ''just-in-time'' (''JIT'') care permit transformarea bytecodeului in cod executabil la prima rulare a unei secvente de instructiuni bytecode, apoi stocarea acestuia pentru refolosire. Aici masina virtuala nu este folosita decat o data. Modelul clasic este C#, care foloseste acest artificiu inca de la aparitia sa. (Intarzierea cauzata de prima pornire a aplicatiei .NET respective este vizibila in multe cazuri). Retineti ca modelul clasic Java este unul cu compilator si interpretor (masina virtuala).
-{{:laboratoare:lab1:jvm.gif?450| Flow-ul Java}}
+ Care este diferența dintre referințe (Java) și pointeri (C) ?
+  * referințele pot ascunde un anumit număr de niveluri de indirectare deasupra pointerilor
+  * din cauza faptului că nu putem accesa direct memoria, **nu putem face operații aritmetice cu referințele**, spre deosebire de pointeri
+  * datorită libertății oferite de pointerii din C, putem face cast oricărui pointer pentru a da un alt sens zonei respective de memorie; acest lucru nu este posibil in cazul referințelor, se poate face cast doar la un alt tip al unui obiect care este deja încapsulat în obiectul curent (mai multe detalii când vom discuta despre moștenire)
+ 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 incepe dezvoltarea avem nevoie de ''JDK'' pe care il gasim pe site-ul [http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/java-se-jdk-7-download-432154.html Sun]. ''JDK'' contine si ''JRE'' pentru procesorul curent, asa ca putem testa aplicatiile pe masina locala.
+Pentru a începe dezvoltarea avem nevoie de ''JDK'' pe care îl găsim pe site-ul [[http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/java-se-jdk-7-download-432154.html |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):
+<code bash>
+  export JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/java-<versiunea undefined>
+</code>
+  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:
-Pentru a seta variabilele de mediu in Linux adaugati urmatoarea linie in ''/etc/bash.bashrc'' (pentru a fi disponibil tuturor utilizatorilor):
+<code java>
- <code bash>
+ class HelloWorld  {
- export JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/java-<versiunea ta>
+     public static void main(String[] args) {
-</code>
+         System.out.println(aHello world!”);
- unde valoarea variabilei ''JAVA_HOME'' este calea catre directorul unde aveti Java instalat.
+     }
+ }
-Conform paradigmei POO, programul este compus din clase. Pentru a avea un entry point al programului (punct de inceput, cum este functia ''main'' in C), trebuie sa scriem o clasa:
+</code>
-<code java>
-class HelloWorld  {
+ Observăm că:
-    public static void main(String[] args) {
+ * o clasă se definește prin listarea metodelor, cuprinse între acolade, după declararea ei prin cuvântul cheie ''class'' urmat de numele clasei.
-        System.out.println(“Hello world!”);
+ * semnătura functei de entry în program este: ''public static void main(String[] args)''
-    }
+ * intuim că linia ''System.out.println(aHello world”)'' va afișa mesajul de întâmpinare
-}
-</code>
+ Salvăm textul ca ''HelloWorld.java''. Compilăm programul cu:
-Observam ca:
-* o clasa se defineste prin listarea metodelor, cuprinse intre acolade, dupa declararea ei prin cuvantul cheie class urmat de numele clasei.
-* semnatura functei de entry in program este: ''public static void main(String[] args)''
-* intuim ca linia ''System.out.println(“Hello world”)'' va afisa mesajul de intampinare
-Salvam textul ca ''HelloWorld.java''. Compilam programul cu:
- <code>javac HelloWorld.java
-</code>
-Observam aparitia in directorul curent a unui fisier ''HelloWorld.class'' cu:
- dir (ls pentru Linux)
-Pentru rulare:
- <code>
- java HelloWorld
-</code>
-== Instalare Eclipse IDE ==
-Pentru Java exista mai multe medii de dezvoltare dintre care noi recomandam Eclipse datorita plugin-urilor disponibile. Eclipse ofera plugin-uri si pentru PHP, C/C++, Python etc.
+<code>
+  javac HelloWorld.java
+</code>
+ Observăm apariția în directorul curent a unui fișier ''HelloWorld.class'' cu:
+  dir (ls pentru Linux)
+ Pentru rulare:
-Eclipse poate fi download-at de [[http://eclipse.org/downloads/ |aici]]. Pentru instalare va recomandam acest [[http://www.vogella.de/articles/Eclipse/article.html | tutorial]].
+<code>   java HelloWorld
+</code>
+ == 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 [[http://eclipse.org/downloads/ |aici]]. Pentru instalare vă recomandăm acest [[http://www.vogella.de/articles/Eclipse/article.html | tutorial]].
 ==Download==
 * [[http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/java-se-jdk-7-download-432154.html |JDK]]
 * [[http://eclipse.org/downloads/packages/eclipse-ide-java-developers/indigosr2 |Eclipse]]

Programare Orientată pe Obiecte

User Tools

Site Tools

Differences

Page Tools