Zajęcia laboratoryjne nr 1 z programowania w języku Java - dwa zajęcia 3h.

1. Zmienne, typy danych, tablice

Zmienna jest symbolem w programie, oznaczającym obszar w pamięci komputera, w którym mogą być zapisywane różne dane:

  • zmienna ma nazwę (użyty w programie symbol nazywa się nazwą zmiennej),

  • przez tę nazwę odwołujemy się do konkretnego obszaru pamięci, w którym chcemy przechowywać wartości jakiejś danej,

  • zawartość tego obszaru (wartość zmiennej) możemy zmieniać w trakcie wykonania programu.

Definiowanie zmiennych:

typ danej zmienna [ = wartość][, zmienna [ = wartość] ...];

Typy proste:

logiczne

  • boolean (true/false)

znakowe

  • char (16 bitów)

numeryczne całkowite

  • byte (8 bitów)

  • short (16 bitów)

  • int (32 bity)

  • long (64 bity)

numeryczne zmiennoprzecinkowe

  • float (32 bity)

  • double (64 bity)

puste

  • void (typ pusty)

Typy numeryczne są typami ze znakiem (signed). W języku Java konieczne jest zainicjowanie zmiennej przed użyciem

Typy obiektowe (opakowujące typy proste):

  • Boolean (boolean)

  • Character (char)

  • Byte (byte)

  • Short (short)

  • Integer (int)

  • Long (long)

  • Float (float)

  • Double (double)

  • Void (void)

  • BigInteger - typ całkowity dowolnej precyzji

  • BigDecimal - typ stałoprzecinkowy dowolnej precyzji

  • String (char[]) - łańcuch tekstowy

Typy złożone (tablice):

Tablice są zestawami elementów (wartości) tego samego typu, ułożonych na określonych pozycjach. Do każdego z tych elementów mamy bezpośredni (swobodny - nie wymagający przeglądania innych elementów zestawu) dostęp poprzez nazwę tablicy i pozycję elementu w zestawie, określaną przez indeks lub indeksy tablicy.

Deklaracja tablicy składa się z:

  • nazwy typu elementów tablicy,

  • pewnej liczby par nawiasów kwadratowych (liczba par określa liczbę wymiarów tablicy),

  • nazwy zmiennej, która identyfikuje tablicę.

Tworzenie tablicy jednowymiarowej typu int

int[] tab = new int[10];

Tworzenie tablicy wielowymiarowej

int[][] tab = new int[10][4];

Tworzenie i inicjalizacja zawartości tablicy

int[] tab = { 5, 3, 8, 2, 7 };

Liczba elementów tablicy

tab.length

Odwołanie do i-tego elementu tablicy

tab[i] lub tab[i][j]
Tablica typów prostych jest zerowana. Tablica obiektów jest tablicą referencji pustych (null)

2. Klasy, definicja klasy

Klasa jest szablonem, czy też projektem na podstawie którego tworzone są obiekty, które posiadają pewne cechy i funkcje. Klasę winniśmy traktować jako swoisty wzorzec, szablon opisujący powstawanie obiektów (konstruktory), ich cechy (pola) oraz sposób komunikowania się z obiektami (metody).

Definicja klasy określa:

  • zestaw cech (atrybutów) obiektów klasy,

  • zestaw operacji, które można wykonywać na obiektach klasy,

  • specjalne operacje, które pozwalają na inicjowanie obiektów przy ich tworzeniu.

W Javie do definiowania klas używa się słowa kluczowego class. Samą definicję umieszcza się w następujących po nim nawiasach klamrowych. Kod definicji (pomiędzy nawiasami klamrowymi) nazywa się ciałem klasy.
Przykład 1. Definiowanie klasy
[ public ] class NazwaKlasy  {
    // definicje pól
    // definicje konstruktorów
    // definicje metod
}

Pola klasy określają (zazwyczaj) z jakich elementów będą składać się obiekty tej klasy.

Przykład 2. Definiowanie pól klasy
[public] class NazwaKlasy {
    [ specyfikator_dostępu ] [static] nazwa_typu nazwa_zmiennej [ inicjator ];
    //....
}

Metoda tak samo jak funkcja to wyodrębniony zestaw czynności, zapisywany jednorazowo w postaci fragmentu kodu, który może być wywoływany wielokrotnie z innych miejsc programu. Wodróżnieniu od funkcji metody zwykle wywoływane są na rzecz konkretnych obiektów.

Przykład 3. Definiowanie metod klasy
[public] class NazwaKlasy {
    // ...
    [specyfikator_dostępu] [static]  typ_wyniku nazwa_metody( lista_parametrów ) {
        // ... instrukcje wykonywane po wywołaniu metody
    }
}

Konstruktor służy (głównie) do inicjowania pól obiektów. O konstruktorze można myśleć jako o specjalnej metodzie, która zawsze ma nazwę taką samą jak nazwa klasy, nie ma żadnego typu wyniku (nawet void!), ma listę parametrów (w szczególności może być pusta).

Przykład 4. Definiowanie konstruktorów klasy
[public] class NazwaKlasy {
    // Definicja konstruktora
    [ specyfikator_dostępu ] nazwa_klasy(lista_parametrów) {
        // czynności wykonywane przez konstruktor
    }
}
Przykład 5. Przykład klasy
public class NazwaKlasy {
  //pole (zmienna/stala/referencja)
  public int i;
  //konstruktor (domyslny/sparametryzowany)
  public NazwaKlasy() {

  }
  //metoda
  public void nazwaMetody() {

  }
  //metoda main - punkt wejscia programu
  public static void main(String[] args) {

  }
}

  • klasa publiczna determinuje nazwę pliku java

  • nazewnictwo:

    • klasa – każde słowo w nazwie klasy z dużej litery

    • konstruktor – identycznie jak klasa

    • pole i metoda – pierwsze słowo z małej litery, każde następne z dużej

    • stała – całość dużymi literami

    • pakiet – całość małymi literami

3. Obiekty, inicjalizacja, tworzenie, usuwanie obiektów

Klasa jest tylko definicją typu, a dopiero instancja klasy, tj. obiekt, to konkretny byt w pamięci komputera. To dla instancji klasy (tj. dla obiektu) możemy wywoływać metody, które pozwalają operować na polach (atrybutach) składowych danego obiektu. Obiekty tworzymy przy pomocy operatora new. Argumentem tego operatora jest klasa.

Składnia instrukcji tworzenia obiektu ma następującą postać:

new [nazwa klasy]([argumenty inicjalizacji obiektu]);

Kolejność inicjalizacji obiektu:

  • pola statyczne

  • deklaracje

  • konstruktor

  • instrukcje

Pola są zerowane, zmienne lokalne nie są.

Tworzenie obiektu:

Object o = new Object();

Każda klasa automatycznie dziedziczy po klasie Object (otrzymuje jej właściwości)

  • this - wskazanie na aktualny obiekt

  • super – wskazanie na obiekt klasy bazowej (nadrzędnej)

Klasa Object:

  • .clone() - tworzy i zwraca kopię aktualnego obiektu

  • .equals(Object) - sprawdza, czy dany obiekt jest równy aktualnemu

  • .finalize() - metoda wywoływana przez Garbage Collector, gdy nie istnieje żadna referencja do aktualnego obiektu

  • .toString() - zwraca reprezentację tekstową obiektu

Usuwanie obiektu:

  • brak destruktorów – pamięć odśmiecana automatycznie (Garbage Collector)

  • gdy klasa rezerwuje pamięć w sposób niestandardowy, należy zwolnić ją ręcznie

 
protected void finalize() throws Throwable {
  //...
  super.finalize();
}
System.gc()
System.runFinalization()

4. Referencje

Referencja to wartość, która oznacza lokalizację (adres) obiektu w pamięci. Wszystkie zmienne deklarowane z nazwą klasy w miejscu nazwy typu są zmiennymi typu referencyjnego. Zmienne te mogą zawierać referencje do obiektów lub nie zawierać żadnej referencji (nie wskazywać na żaden obiekt). Obiekty, na które w programie nie wskazuje już żadna referencja są automatycznie usuwane z pamięci. Nazywa się to automatycznym odśmiecaniem (garbage collecting).

  • obiekty musimy tworzyć za pomocą wyrażenia new

  • na obiektach operujemy za pomocą referencji (które na nie wskazują) i poleceń (metod) zdefiniowanych w klasie obiektów

  • referencje nie są obiektami - są adresami obiektów

  • zmienne typów referencyjnych musimy (tak samo jak zmienne innych typów) deklarować przed ich użyciem w programie

  • deklaracja zmiennej-referencji nie tworzy obiektu

5. Przykładowy program

Przykład 6. Przykładowy program
class Samochod {

  public String marka;
  public int rok;

  //konstruktor
  public Samochod(String marka, int rok) {
    this.marka = marka;
    this.rok = rok;
  }

  //przeslonieta metoda
  public String toString() {
    return marka + " rocznik " + rok;
  }
}

public class Test {
  public static void main(String[] args) {
    System.out.println(new Samochod("BMW", 2005));
    //automatyczna konwersja typu - wywolanie metody toString
  }
}
BMW rocznik 2005
Instrukcja return – natychmiastowy powrót z metody.

6. Bibliografia

  • Bruce Eckels, "Thinking in Java. Edycja polska. Wydanie IV", wydawnictwo Helion.

  • Cay S. Horstmann, Gary Cornell, "Java. Podstawy. Wydanie IX", wydawnictwo Helion.

  • Cay S. Horstmann, Gary Cornell, "Java. Techniki zaawansowane. Wydanie IX", wydawnictwo Helion.

  • Krzysztof Barteczko, "Podstawy programowania w języku Java, PJWSTK", http://edu.pjwstk.edu.pl/wyklady/ppj/scb/

  • Konrad Kurczyna, ”Laboratorium Java”, Politechnika Świętokrzyska w Kielcach.

  • Mariusz Lipiński, "Nauka Javy", http://www.naukajavy.pl/