Н.А. Вязовик - Программирование на Java

Эта лекция является некоторым отступлением от рассмотрения технических особенностей Java и посвящена в основном изучению ключевых свойств объектной модели Java, таких как статические элементы, абстрактные методы и классы, интерфейсы, являющиеся альтернативой множественного наследования. Без этих мощных конструкций язык Java был бы неспособен решать серьезные задачи. В заключение рассматриваются принципы работы полиморфизма для полей и методов, статических и динамических. Уточняется классификация типов переменных и типов значений, которые они могут хранить.

Лекция посвящена описанию массивов в Java. Массивы издавна присутствуют в языках программирования, поскольку при выполнении многих задач приходится оперировать целым рядом однотипных значений. Массивы в Java – один из ссылочных типов, который, однако, имеет особенности при инициализации, создании и оперировании со своими значениями. Наибольшие различия проявляются при преобразовании таких типов. Также объясняется, почему многомерные массивы в Java можно (и зачастую более правильно) рассматривать как одномерные. Завершается классификация типов переменных и типов значений, которые они могут хранить. В заключение рассматривается механизм клонирования Java, позволяющий в любом классе описать возможность создания точных копий объектов, порожденных от него.

После ознакомления с типами данных в Java, правилами объявления классов и интерфейсов, а также с массивами, из базовых свойств языка остается рассмотреть лишь управление ходом выполнения программы. В этой лекции вводятся важные понятия, связанные с данной темой, описываются метки, операторы условного перехода, циклы, операторы break и continue и другие. Следующая тема посвящена более концептуальным механизмам Java, а именно работе с ошибками или исключительными ситуациями. Рассматриваются причины возникновения сбоев, способы их обработки, объявление собственных типов исключительных ситуаций. Описывается разделение всех ошибок на проверяемые и непроверяемые компилятором, а также ошибки времени исполнения.

Эта лекция начинает рассмотрение базовых библиотек Java, которые являются неотъемлемой частью языка и входят в его спецификацию, а именно описывается пакет java.awt, предоставляющий технологию AWT для создания графического (оконного) интерфейса пользователя – GUI. Ни одна современная программа, предназначенная для пользователя, не обходится без удобного, понятного, в идеале – красивого пользовательского интерфейса. С самой первой версии в Java существует специальная технология для создания GUI. Она называется AWT, Abstract Window Toolkit. Именно о ней пойдет речь в этой лекции. Пакет java.awt претерпел, пожалуй, больше всего изменений с развитием версий Java. Мы рассмотрим дерево компонентов, доступных программисту, специальную модель сообщений, позволяющую гибко обрабатывать пользовательские действия, и другие особенности AWT – работа с цветами, шрифтами, отрисовка графических примитивов, менеджеры компоновки и т.д. Хотя технология AWT включает в себя гораздо больше, чем можно изложить в рамках одной лекции, здесь собраны все необходимые сведения для создания полноценного оконного интерфейса.

В этой лекции завершается описание ключевых особенностей Java. Последняя тема раскрывает особенности создания многопоточных приложений - такая возможность присутствует в языке, начиная с самых первых версий. Первый вопрос - как на много- и, самое интересное, однопроцессорных машинах выполняется несколько потоков одновременно и для чего они нужны в программе. Затем описываются классы, необходимые для создания, запуска и управления потоками в Java. При одновременной работе с данными из нескольких мест возникает проблема синхронного доступа, блокировок и, как следствие, взаимных блокировок. Изучаются все механизмы, предусмотренные в языке для корректной организации такой логики работы.

В этой лекции рассматривается основная библиотека Java – java.lang. В ней содержатся классы Object и Class, классы-обертки для примитивных типов, класс Math, классы для работы со строками String и StringBuffer, системные классы System, Runtime и другие. В этом же пакете находятся типы, уже рассматривавшиеся ранее,– для работы с исключительными ситуациями и потоками исполнения.

Эта лекция посвящена пакету java.util, в котором содержится множество вспомогательных классов и интерфейсов. Они настолько удобны, что практически любая программа использует эту библиотеку. Центральную часть в изложении занимает тема контейнеров, или коллекций, - классов, хранящих упорядоченные ссылки на ряд объектов. Они были существенно переработаны в ходе создания версии Java2. Также рассматриваются классы для работы с датой, для генерации случайных чисел, обеспечения поддержки многих национальных языков в приложении и др.

Эта лекция описывает реализованные в Java возможности передачи информации, что является важной функцией для большинства программных систем. Сюда входит работа с файлами, сетью, долговременное сохранение объектов, обмен данными между потоками исполнения и т.п. Все эти действия базируются на потоках байт (представлены классами InputStream и OutputStream) и потоках символов (Reader и Writer). В библиотеке java.io содержатся все эти классы и их многочисленные наследники, предоставляющие полезные возможности. Отдельно рассматривается механизм сериализации объектов и работа с файлами.

Завершает курс лекция, в которой рассматриваются возможности построения сетевых приложений. Сначала дается краткое введение в сетевые протоколы, семиуровневую модель OSI, стек протоколов TCP/IP и описываются основные утилиты, предоставляемые операционной системой для мониторинга сети. Эти значения необходимы, поскольку библиотека java.net, по сути, является интерфейсом для работы с этими протоколами. Рассматриваются классы для соединений через высокоуровневые протоколы, протоколы TCP и UDP.

Первая лекция начинается с рассказа о событиях, происходивших задолго до официального объявления Java. Хотя эта технология на сегодняшний день разительно отличается от того, как задумывали ее создатели, однако многие особенности берут свое начало от решений, принятых в то время. Будут освещены все основные этапы создания, появления и развития Java. Также в лекции излагаются необходимые базовые знания для разработчиков – основные свойства платформы Java, и почему она является платформой, а не просто языком программирования. Что входит в пакет разработчика, где найти нужную информацию, какие дополнительные продукты предоставляет Sun, чем различаются Java и Java Script – ответы на эти и другие общие вопросы находятся в первой лекции.