FIIFO - « Remise à Niveau »

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1 FIIFO - « Remise à Niveau »
Introduction à Java Frédéric VOISIN FIIFO - « Remise à Niveau »

2 Bref Historique des Langages à Objets
SIMULA (1967) : ancêtre des langages à objets Smalltalk ( ) : le premier « vrai » langage à objets original, voire déroutant (syntaxe) très « dynamique » (tout est redéfinissable dans le langage) environnements de programmation, prototypage, … C++ (~ 1985) : Langage « orienté objet », issu du langage C et de SIMULA performant, puissant (trop ! Difficile à maîtriser) plutôt « statique », orienté « Génie Logiciel » Java (~1996, Sun): emprunte à Smalltalk et à C++ C# (2001, Microsoft) : simplification de C++, concurrent de Java Autres acteurs: Ada 95: puissant, mais beaucoup le trouvent trop lourd divers dialectes de Pascal : Delphi Les « langages Microsoft » VBA, Visual C++, J++

3 Le Marketing Java Moderne : objet, modulaire, typé
Largement disponible : « gratuit », « propriétaire » mais pas trop Portable : multi-plateformes (O.S.), Internationalisation (Unicode) Orienté WEB: chargement dynamique de code « appliquettes » (applets) associées aux navigateurs modèles de sécurité pour le téléchargement de code (« bac à sable », vérification du bytecode, authentification, téléchargement du code autorisé ou non selon la source) Fiabilité: vérifications dynamiques à l’exécution; « ramasse-miettes » Support des « processus légers » (threads) Orienté systèmes distribués et ouverts: invocation à distance (RMI), API CORBA, JDBC, Réseaux, … Multi-usages: de la « machine à laver » aux « composants métiers », en passant par les applications audio/vidéo et la JavaCard ;-)

4 Le Marketing Java (fin)
Au centre d’un effort de normalisation Norme J2EE (« Java 2 Enterprise Edition »): 13 services pour environnements ouverts (annuaires, gestion de messages, de transactions, …): JDBC, RMI, JSP/servlet, JNDI, JTS, JMS, EJB ... EJB (« Enterprise Java Beans »): développement orienté composants JSP/Servlet (Java Server Page/ Server Applets): WEB dynamique avec code Java exécuté du côté serveur et non pas client ;-| Réaction Microsoft : .NET (évolution de COM+, IIS,...) autour de C# Les acronymes à connaître: JVM: la « machine virtuelle Java » (le « moteur » d’exécution) J2RE : (« runtime » : les librairies mais pas le compilateur…) J2EE (Enterprise Edition), J2SE (Standard Edition) J2ME: (Mobile Edition) très « mode » actuellement : développement « multi plateformes » (PCs, Internet/Intranet, PDA, PocketPC, mobiles,….)

5 Bref Historique de Java
JDK (« Java Development Kit ») : Java 1.0.2: version de tous les navigateurs Web Java 1.1.5: 1997 504 classes, 23 paquetages Abstract Window Toolkit (awt) : interface graphique Java 1.2 (dit encore Java 2 !) : 1998 1520 classes, 59 paquetages Swing (IHM), Drag and Drop, amélioration audio, amélioration I/O Java 1.3: amélioration des « collections » notamment (2130 classes !) Java 1.4 (2001/2002): la version courante : cryptographie, modèles de sécurité… (2738 classes…) Java 1.5 (fin septembre 2004 ?): classes « génériques » (à la C++/C# ?) compatibilité ascendante en gros (« deprecated » features)

6 Java: la portabilité portabilité du code compilé et pas seulement du source (via la bonne JVM) ! Basé sur le portage de la « Java Virtual Machine »: interpréteur de « code intermédiaire » et du « Java Runtime Environment » ce sont la JVM et le JRE qui sont réécrits pour chaque O.S. ! 1. on (pré-)compile le code source dans le code de cette JVM (bytecode), 2. à l’exécution la JVM interprète le code produit spécification publique de cette JVM, l’aspect « propriétaire » du langage permet d’éviter les dérives comme il y en a eu avec les extensions à html… le même code compilé peut tourner sous Solaris, Windows, Linux, MacOS,… facile à distribuer compatible avec les environnements des utilisateurs

7 Write once, run everywhere !
Sun Java (JVM) bytecode (.class) javac (sun) Source java (.java) bytecode (.class) Mac Java (JVM) javac (Mac) Source java (.java) … Windows Java (JVM) bytecode (.class) Source java (.java) javac (windows) Navigateur Java (JVM) Archive (.jar)

8 Java: les principaux outils
java : la JVM = l’interprète de « bytecode » javac : le compilateur appletviewer : JVM pour l’exécution des appliquettes jar : le gestionnaire d’archives java (multi-fichiers, compressé) javadoc : le générateur de documentation commentaires « normalisés » --> document html la documentation reste en phase avec le source, à moindres efforts ! Il existe de nombreux environnements de développement dont ECLIPSE

9 Compilation / Exécution
Unité de base Java = la classe public class MaClasse { // public = indication de visibilité définition de « variables d’instances » définition de « méthodes » (fonctions/procédures) } Un fichier peut contenir plusieurs classes, une seule d’entre elles doit avoir l’attribut public. Les autres sont des classes auxiliaires. Un fichier peut débuter par une déclaration de « paquetage » et/ou des importations de classes (venant d’autres paquetages) Correspondances entre classes (publiques) et fichiers correspondance entre la structure de paquetages et l’organisation du code source en fichiers/répertoires (détails vus ultérieurement)

10 Compilation / Exécution (suite)
public class Accueil { // un nom de classe débute par une Majuscule public static void main (String[] args) { System.out.println("Bienvenue chez Java"); } } La classe doit être contenue dans un fichier de nom Accueil.java Compilation: javac Accueil.java // javac nom-fichier crée dans les bons cas Accueil.class Variable d’environnement CLASSPATH pour localiser les classes nécessaires: une liste ordonnée de répertoires ou d’archives (.jar) séparés par ':' Remarques: public = visible par tout le monde static = la méthode n’est pas associée à un objet particulier mais à la classe en tant que telle.

11 Compilation / Exécution (fin)
Exécution: java Accueil paramètres-optionnels // java Nom-Classe La valeur de CLASSPATH doit permettre d’accéder au fichier Accueil.class la JVM recherche dans Accueil.class une méthode de profil public static void main (String[] args) et l’exécute Si une telle méthode n’existe pas = erreur au lancement ! Exception … in java.lang.NoSuchMethodError: main Causes possibles d’erreur : Le fichier Accueil.class n’est pas accessible via la variable CLASSPATH la classe Accueil et la méthode main doivent être public la méthode main doit être static

12 Un autre exemple simple
public class Echo { public static void main (String[] args) { for(int i = 0; i < args.length; i++) System.out.println(args[i] + " " + args[i]); // out est un un objet défini comme attribut de la classe System // println est une méthode appliquée à l’objet System.out // l’opérateur + représente ici la concaténation de chaînes } //length est un attribut prédéfini des tableaux } javac Echo.java java Echo Bonjour les RN Bonjour Bonjour les les RN RN

13 Java: les bases Syntaxe des instructions très proche de celle de C, la sémantique pas toujours on distingue « types primitifs » et « objets » (instances des classes) types primitifs : boolean char, byte short, int, long float, double void Classes java : mot-clef class; Instances créées par le mot-clef new pas de type « entier » non signé (unsigned du langage C) promotion automatique vers le type le plus fort

14 Types de données primitifs

15 Java: les références aux instances
on manipule toujours les objets par le biais de « références » (pointeurs) C monC; // monC est une « référence » sur une instance de C // qui ne référence rien pour l’instant (i.e. null) monC = new C(); : // allocation + mémorisation de la référence dans monC C monC = new C(); // déclaration avec initialisation C[] maTableDeC = new C[10]; // maTableDeC référence un tableau de 10 références à des instances de C // mais maTableDeC[0] … maTableDeC[9] sont toujours null ! for(int i = 0; i < maTableDeC.length; i++) maTableDeC[i] = new C(); une fois allouée, les références sont transparentes: maTableDeC[3].val = 12; // en supposant un attribut val dans C ! la désallocation est gérée par le système (« ramasse-miettes »)

16 Il existe des abréviations:
C maTableDeC[] = { new C(), new C(), new C() }; String[] matieres; // ou String matieres[];!! matieres = new String[3]; matiere[0] = new String("java"); //ou matiere[0]="java" ? matiere[1] = new String("ACSI"); matiere[2] = new String("BD"); for(int i = 0; i < matieres.length; i++) System.out.println(matiere[i]); int[] table = { 1, 3, 5 }; // en déduit new int[3] tout seul // int table[3] est syntaxiquement incorrect !

17 Java: les références aux instances (suite)
Que veulent dire « affectation » et « égalité » des références ?? C monC1 = new C(); C monC2 = new C(); int t1[] = { 1, 2, 3}; int t2[] = { 4, 5, 6, 7, 8}; ... monC1 = monC2; // ?? Coréférence (partage) ! t1 = t2; // C’est comme du C, vous avez dit ??? NON !! if (monC1 == monC2)… // teste l’égalité des références ! On aura souvent besoin d’une autre «égalité » (ou équivalence, plutôt !) : if (monC1.equals(monC2))… // quelle méthode equals pour C ? Même problème pour la copie : affectation "=" ou clone() ? Si on clone, quel type de clonage ?

18 Des types primitifs aux classes et inversement
Il existe des contextes dans lesquels on veut des objets et non pas des valeurs de type primitif (ex: les « conteneurs » ou « collection » d’objets) ArrayList a = new ArrayList(); a.add(1); // KO. ‘1’ n’est pas une instance if ('a'.equals('b'))… // KO if (1.equals(x)) … // KO Il existe des « wrappers » (enveloppes) pour faire la correspondance Boolean Character, Byte // new Character('c') Short, Integer, Long // new Integer(3) Float, Double Void // non instanciable !! a.add(Integer(1)); // OK !

19 Les wrappers (suite) Integer Y = Integer(1); Integer X = Integer(3);
Il existe des méthodes de conversion inverse: intValue() // X.intValue() + 3 les classes « wrapper » définissent des méthodes d’instance : Y.equals(X), Y.compareTo(X), Y.toString(), … elles définissent aussi des méthodes ou attributs « statiques » Integer.MAX_VALUE Integer.MIN_VALUE Integer.parseInt(String) // retourne une valeur Integer.valueOf(String) // retourne un Integer Integer.toString(int) // retourne une String

20 Exercice Faire la somme d’une suite d’entiers passés sur la ligne de commande ! On prend deux entiers n1, n2 sur la ligne de commande on crée un tableau de n1 int, initialisé avec les entiers de 0 à n1 on crée un tableau de n2 instances de Integer initialisé avec les enveloppes des entiers de 0 à n2 -1 on calcule la somme des entiers stockés dans les deux tableaux et on l’imprime.

21 Quelques classes importantes
Object : equals(Object), toString(), getClass(), clone() String : les chaînes de caractères (ont le statut de constantes !) charAt, compareTo, equals, concat, indexOf, length Attention : les String ne sont pas des tableaux de caractères ! String  char[]  byte[] StringBuffer: les chaînes de caractères modifiables charAt, delete, reverse, append, Math: que des méthodes et attributs statiques (cos, sqrt, pi, …) Random: générateur de nombres aléatoires avec des méthodes telles que nextInt(), nextInt(int), nextBoolean(),…

22 Quelques classes importantes (suite)
Les diverses collections (conteneur d’instances) : ArrayList boolean add(Object) // ajout à la fin ! void add(int, Object) // ajout à une place précise ! int size() int indexOf(Object) // indice de la première occurrence ! Object get(int) // Object ??? Iterator iterator() TreeSet: collection « triée » d’éléments « comparables » (satisfaisant l’interface Comparable, c.à.d. munis de int compareTo(Object)) Les itérateurs (Iterator): ils savent parcourir les collections boolean hasNext() Object next() void remove() // comportement pas toujours défini.

23 Opérateurs, Priorité et Associativité

24 Les Concepts Objets Classe : une description d’un ensemble d’objets avec leurs comportements définit la structure des instances de la classe (attributs) + les actions qu’ils peuvent effectuer (méthodes) sert à créer les instances: new MaClasse() sert à typer : MaClasse C; // C référencera une instance de MaClasse définit aussi ce qui est visible (champs, méthodes) et par qui (autres classes) 4 niveaux: public, protected, paquetage, private définit ce qui est attaché à la classe en tant que telle (static) et ce qui est attaché à une instance particulière définit ce qui ne peut pas être modifié (final) et ce qui peut l’être Objets (instances) : les individus qui appartiennent à la classe

25 Un exemple simple public class Point2D {
private double x = 0.0; // La structure des instances est cachée private double y = 0.0; // Point2D: « Constructeur » : sert à initialiser les instances nouvellement créées public Point2D(double monX, double monY) { x = monX; y = monY; } public Point2D() // un autre constructeur « par défaut » { x = 0.0; y = 0.0; } public void move(double dx, double dy) { x += dx; y += dy; } // modifie l’instance courante public String toString() // crée une String « au vol » { return "(" + x + ", " + y + ")" ; } public Point2D symetrique() // crée une nouvelle instance { return new Point2D(-x, -y); } }

26 Une classe de test simple
public class TestPoint2D { public static void main(String[] args) { Point2D p = new Point2D(12.0, 23.0); System.out.println(p.toString()); p1.move(-5.0, 2.0); System.out.println(p.symetrique().toString()); } Remarque 1: Plutôt que de définir une classe de test, on aurait pu définir dans Point2D une méthode main de test (unitaire) de la classe. Remarque 2: on ne dit pas d’où vient Point2D ! Il faudrait aussi une méthode clone() et une méthode equals() !

27 Un exemple plus complet
public class Employe { private String nom; // on pourrait ajouter l’adresse, le prénom, l’âge... private float sal; private int id; // chaque employé a un numéro de badge unique private static int dernierId = 0; // pour produire des « id » distincts private static Employe[] listeEmployes = new Employe[50] ; // on se limite à 50 employés // à suivre ...

28 Exemple (suite) public Employe(String nom, float sal) { // constructeur ! this.nom = nom; this.sal = sal; this.id = Employe.newId(this); } //ou dans ce dernier cas: id = newId(this) private static int newId(Employe e) { listeEmployes[dernierId] = e; return dernierId++ ; } public String toString(){ // abréviation possible ci-dessous return nom + " " + (new Integer(id)).toString() + " " + (new Float(sal)).toString(); public static void listingEmployes() { for(int i = 0; i < Employe.dernierId; i++) System.out.println(listeEmployes[i].toString()); } // fin de la classe Employe

29 Exemple (fin) public class TestEmploye { public static void main(String[] args) { Employe e1 = new Employe("Dupont", F); Employe e2 = new Employe("Albert", F); Employe e3 = new Employe("Valentine", 500F); Employe.listingEmployes(); } Attention: dans cette version, on ne peut avoir de facto qu’une seule entreprise (celle-ci est implicite, à cause de la liste des employées qui est une variable « statique »)

30 Le même exemple revisité
import java.util.ArrayList; // pour la classe ArrayList ci-dessous public class Employe { // sans changement: attributs nom, sal, id et dernierId // de même que les méthodes Employe et toString private static ArrayList listeEmployes = new ArrayList(); private static int newId(Employe e) { listeEmployes.add(e); return dernierId++; } public static void listingEmployes() { for(int i = 0; i < listeEmployes.size(); i++) System.out.println(listeEmployes.get(i).toString()); } // ou ((Employe) listeEmployes.get(i))

31 Retour sur les attributs
Chaque instance a son propre jeu de variables d’instances (non static) Il n’existe qu’un seul exemplaire des variables « de classe » (static) Les règles d’initialisation sont différentes (static = à la première référence à la classe) Pour initialiser les variables d’instance, il existe des valeurs par défaut il vaut mieux le faire soi-même par le biais des constructeurs ou à la déclaration Les variables de classe sont accessibles à l’aide du nom de la classe ou de l’intérieur des méthodes (classes ou instances) de la classe final pour dire qu’un attribut ne change pas de valeur (constante) En général, les attributs ne sont pas public

32 Retour sur les méthodes
Méthodes d’instances: public, sauf si elles ne servent que de méthodes auxiliaires pour la réalisation d’autres méthodes Appel: objetReceveur.nomMéthodes(arguments) dans le corps de la méthode : on peut accéder aux attributs définis par la classe. on peut désigner le receveur du message par this on peut omettre this on peut définir des méthodes pour accéder ou modifier les attributs et leur associer un niveau de visibilité. Cela peut éviter de rendre ces attributs directement visibles.

33 Retour sur les méthodes (suite)
Méthodes de classes (static) même principe pour la visibilité appel: NomClasse.nomMéthodes(arguments) accès impossible aux variables d’instance (de quelle instance ???) Tant les méthodes d’instances que les méthodes de classes peuvent être surchargées (i.e. avoir le même nom) Deux méthodes surchargées ne peuvent pas se différencier uniquement par le type de la valeur de retour

34 Les constructeurs des méthodes pour initialiser les instances à la création… si une classe ne définit pas de constructeur, le système fournit un constructeur par défaut, sans argument si une classe définit au moins un constructeur, il n’existe plus de constructeur par défaut implicite (mais on peut en définir un !) Le choix du constructeurs appelé est guidé par les paramètres syntaxe imposée: pas de type de retour le nom de la méthode est celui de la classe

35 Les constructeurs (suite)
on peut surcharger les constructeurs pour offrir plusieurs syntaxes d’appel possibles public Employe(String nom) { this(nom, Employe.salaireParDefaut); System.out.println("Bienvenu cher " + nom); } où Employe.salaireParDefaut serait une nouvelle variable de classe. Utilisation ? Employe E5 = new Employe("coco"); un constructeur peut en appeler un autre via la notation this(…) mais celle-ci doit être la première instruction du nouveau constructeur l’appel à new lance automatiquement le constructeur Erreur (à la compilation) si aucun constructeur n’est appelable (visibilité, paramètres), compte-tenu des constructeurs définis

36 Exercice Définir deux classes Employe et Entreprise telles que :
Chaque employé a: nom, salaire, ident. unique, éventuellement une entreprise Chaque entreprise a: nom, statut (liste fixe de statuts : SA, SARL,…) nombre et collection d’employés On peut créer un nouvel employé, lister ses informations, lister tous les employés connus On peut créer une entreprise, lister ses salariés, embaucher une personne (quitte à la débaucher de son entreprise actuelle), débaucher un employé. Un employé sans employeur actuel reste connu du système. avec toute méthode ou attribut nécessaire…