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Programmation Objet en JAVA : Remise à niveau 1ère partie : Introduction à la P.O.O. en Java

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Alexandre Allauzen (Université Paris-Sud / LIMSI-CNRS) [email protected] Ce cours reprend en grande partie le matériel pédagogique mis au point par Claude Barras et Frédéric Vernier et s\'inspire du cours de Philippe Genoud (INRIA).

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Presentation Transcript
programmation objet en java remise niveau 1 re partie introduction la p o o en java

Alexandre Allauzen (Université Paris-Sud / LIMSI-CNRS)

[email protected]

Ce cours reprend en grande partie le matériel pédagogique mis au point par Claude Barras et Frédéric Vernier et s\'inspire du cours de Philippe Genoud (INRIA)

Programmation Objet en JAVA :Remise à niveau 1ère partie : Introduction à la P.O.O. en Java
programmation orient e objet poo
Programmation Orientée Objet (POO)
  • Trouver une solution logicielle passe par la description du problème à l\'aide d\'un langage donné (analyse, décomposition, modélisation, ...) :
    • Assembleur,
    • Procédural (C ou Fortran),
    • Objet,
    • naturel.
  • La progression de l\'abstraction
  • L\'unité est l\'objet.
  • La POO permet de décrire le problème à l\'aide de termes liés au problème et non à la machine :

En Créant des objets et en les faisant interagir.

mov ax,500 ;

mov bx,0x20 ;

add ax,bx ;

int x = 500;

int y = 32;

x+=y;

licence.setNombreEtudiants(500);

licence.ajoutEtudiant(32);

les langages objets
Les langages Objets
  • Langages objets : 1969 (Alan Kay) et Simula (Ole Dahl et Kristen Nygaard)
  • Smalltalk
  • C → Objective C, C++
  • Pascal : Pascal Objet, Delphi (Borland)
  • Basic : VBA (Microsoft)
  • Java
  • C# (Microsoft)
  • Python (script)
origine de java
Origine de Java
  • En 1993, le NCSA crée le premier navigateur internet (protocole http, langage html)
  • Annonce officielle de la naissance de Java par Sun en 1995 (issu de Oak)
  • Initiateur : James Gosling
  • Programmation simple
  • Utilisation pour Internet
  • Portable
  • Sur la plupart des plates-formes (Archi + OS)
  • Gratuit (téléchargeable sur java.sun.com)
  • Logo (tasse à café), Mascotte (Duke)
java c est quoi

execution compilation debugger documentation archivage

Java c\'est quoi ?
  • Java est un environnement de programmation objet développé par Sun, adapté à la distribution d\'applications sur Internet.
  • 4 éléments :
    • Java est un langage de programmation objet
    • Une machine virtuelle
    • Des bibliothèques de classes ou des packages : API Application Programming Interface (2500 classes dans Java 1.4)
    • Ensemble d\'outils : java, javac, jdb javadoc, jar, ...
un exemple simple la montre
Un exemple simple : la montre

Objectif : une fenêtre s\'ouvre pour donner l\'heure et la date

scénario (use case) :

qu est ce qu un objet
Qu\'est-ce qu\'un objet ?
  • Un objet modélise toute entité identifiable manipulée par l\'application logicielle qu\'elle soit
    • tangible ou conceptuelle (ville, étudiant, fenêtre vs date, emploi du temps),
    • générique ou spécifique (pile LIFO vs catalogue de disquaire, un formulaire de déclaration d\'impôts).
  • Il réagit aux messages qu’il reçoit en fonction de son état :
    • modification de son état et/ou
    • envoi d’un message.
  • Un objet possède :
    • une identité unique
    • un état interne défini par ses attributs
    • un comportement défini par ses méthodes.
    • Une interface imposant sa communication avec l’extérieur.
  • Liste des objets :
    • fenêtre
    • zone de texte
    • montre
    • calendrier
objet et encapsulation
Objet et encapsulation
  • Un objet = structure de données (attributs)

+ algorithmes (méthodes)

  • Principe d\'encapsulation
    • L\'accès aux données (privées) ou l\'état d\'un objet ne peut se faire que par l\'intermédiaire de son interface (méthodes publiques)
    • Les modifications des structures de données n\'affectent pas les programmes utilisant l\'objet
  • l\'interface d\'un objet définit les messages qui lui sont «envoyable».

maMontre

la classe la matrice le moule
La classe : la matrice / le moule
  • Un objet a un type : il est l\'instance d\'une classe (class)
  • la classe d\'un objet = le schéma, le moule, la matrice, le type.
  • Une classe décrit, définit, implémente :
    • la partie publique (public) : l\'interface avec les noms et paramètres des méthodes,les modes d’interaction
    • partie privée (private) : structure de données internes (les attributs) + les méthodes ou algorithmes internes.
  • Une classe définit un type d\'objet, ce n\'est pas un objet.
  • Un programme objet = la création d\'un ensemble d\'objets et la mise en scène de leur interaction.
la classe montre un peu de syntaxe
La classe Montre, un peu de syntaxe

class UnNomdeClasse { /* le corps */ }

    • classindique la définition d\'une classe nommée Montre.
  • Un nom de classe commence par une majuscule
  • Le mot-clé publicindique que la classe est utilisable de « l\'extérieur ».
  • Les attributs sont typés (int) :
  • <Type> nomAttribut = valeurInit;
  • La syntaxe générale pour définir une méthode :
  • <Type retour> nomMethode (<listeparamètres>)
  • Les noms de méthodes et attributs commencent par une minuscule, la frontière des mot est marquée par une majuscule.
  • Tout ce qui est entre /* et */ est un commentaire (pouvant aller sur plusieurs lignes).
  • // commentaire jusqu\'à la fin de la ligne

public classMontre{

/*Définissons les attributs*/

privateint heure , minute ;

/* Définissons les méthodes*/

publicint getHeure() {

return heure;

}

publicint getMinute() {

return minute;

}

publicvoid setMinute(int m) {

minute = m;

}

publicvoid setHeure(int h) {

heure = h;

}

}

un peu de syntaxe construction et communication avec un objet
Un peu de syntaxe : construction et communication avec un objet
  • Construction
  • Communication

m.setMinute(12);

réf de la cible type du message/ params. du message

commande/requête (si c’était 78 ?)

int min = m.getMinute( );

l’objet peut répondre au message pas de params.

syntaxe de java
Syntaxe de Java
  • Reprend celle du C/C++
  • Le ; marque la fin d\'instruction
  • Un bloc d\'instructions est délimité par {}
  • Les identificateurs sont comme en C (if, while, switch, etc.) et utilisés tels quels
  • Les caractères sont codés en UNICODE
    • 16 bits au lieu de 8 : accents dans le code!
  • Les commentaires en mauvais anglais sont préférables à un français impeccable.
  • Les commentaires pertinents sont obligatoires.
types de programmes java
Applet

Programme exécuté dans l\'environnement d\'un navigateur.

Le byte code est sur un serveur http, il est chargé via une page html.

Pas de méthode main(),mais les méthodes obligatoires :

init(),start(),stop(),paint(),destroy

Types de programmes Java

Application

  • Programme autonome (stand-alone)
  • L\'application doit posséder une classe principale ayant une méthode signature :

public static void main(String[]args)

  • C\'est la méthode interprétée lors de l\'exécution, le point d\'entrée.
  • Elle est static : ne nécessite pas de création d\'objet pour être invoquable (les méthodes statiques sont également nommées méthodes de classe).
exemple de la montre conception
Exemple de la montre : conception
  • Création d\'un programme Java :
  • Identifier les objets nécessaires et leurs relations
  • Spécifier leurs types / leurs classes (données, comportement)
  • Chercher dans l\'API Java si des classes peuvent répondre aux besoins (tout ou en partie)
  • Création des classes nécessaires (en s\'appuyant sur l\'API)
  • Programmer en Java, c\'est aussi savoir chercher dans l\'API Java.
manipulation des objets
Manipulation des objets
  • En Java, les objets sont manipulés exclusivement avec des références. Une référence est un pointeur. Il est à l\'objet ce que la télécommande est à la TV.
  • Création d\'une référence sur un objet de type Integer :

Integer s;

  • La création d\'une référence n\'implique pas la création d\'un objet. Les objets doivent être créés :

s = new Integer();

  • Ainsi est créé un objet de type Integer. On y accède via la référence s.
  • Integer()est une méthode particulière de la classe Integer : le constructeur.
  • Cette méthode peut avoir des arguments indiquant comment construire l\'objet :

Integer s = new Integer(5);

  • Plusieurs références peuvent pointer sur le même objet :

Integer s2 = s;

  • Il y a toujours qu\'un seul objet, mais on a deux références.
le fichier source d une application
Le fichier source d\'une application

importjava.util.Date;

importjavax.swing.*;

/** Le premier programme Java

* Application donnant heure et date

* @author John Doe

* @version 0

*/

public classExempleMontre{

/* Ici sont définis les attributs et

* méthodes, en finissant par le main .

*/

public staticvoid main(String[] args) {

/* corps de la méthode main */

}

}

Fichier ExempleMontre.java

  • Lorsqu\'on utilise une classe pré-définie, il faut indiquer au compilateur où est le code correspondant : import.
  • On peut importer une classe (Date) ou toutes les classes d\'une collection.
  • Lors de la création d\'une application, une des classes public doit porter le même nom que le fichier et comporter une méthode main.
  • Les commentaires commençant par /** sont destinés à javadoc. Les commandes javadoc commence par « @ ».
  • Il est possible d\'utiliser également du html.
  • Tout programme, toutes les classes, les attributs et méthodes sont à commenter afin de générer une documentation via javadoc.
le source complet d une application
Le source complet d’une application

importjava.util.*;

importjavax.swing.*;

/* Descriptif de la classe. */

public classExempleMontre{

public staticvoid main(String[] args) {

/* Création de la date */

Date date = newDate(2004, 9, 23, 5, 30);

/* zones de texte : création et écriture des textes */

JTextArea textHeure = newJTextArea();

JTextArea textDate = newJTextArea();

textHeure.setText(date.getHours()+"h"+ date.getMinutes()+" ");

textDate.setText("le "+date.getDate() +"/"+date.getMonth()+"/" +

date.getYear());

/* Creation de la zone d\'affichage et remplissage */

JPanel monPanel = newJPanel();

monPanel.add(textHeure);

monPanel.add(textDate);

/* Creation de la fenetre, reglage et remplissage */

JFrame fenetre = newJFrame("ma fenetre");

/* reglage dimension et inclusion de la zone d\'affichage */

fenetre.setBounds(100, 100, 160, 60);

fenetre.getContentPane().add(monPanel);

/* afficher */

fenetre.setVisible(true);

}

}

  • Les « import » sont les premières lignes non commentées.
  • Les commentaires sont indispensables pour comprendre le code ainsi que sa structure.
  • Cette application ne fait que créer des objets et leurs envoyer des messages.
conventions de codage

Attention aux petits détails :

  • Nom de classe avec majuscule
  • Nom de méthode avec minuscule
  • Indentation
Conventions de Codage
  • Les développeurs écrivent du code que d’autres lisent et utilisent
    • Java est apprécié pour sa lisibilité
    • Sun PROPOSE une façon d’écrire le code
  • Conventions de codage: java.sun.com/docs/codeconv/
  • Aide au déboguage de Java ( communauté open source )
    • Re-formateur de code sinon… (JavaStyle, Jalopy, etc.

class Sample extends Object {

int ivar1;

int ivar2;

Sample(int i, int j) {

ivar1 = i;

ivar2 = j;

}

int emptyMethod() {}

...

}

compilation ex cution
Compilation, exécution, ...
  • La compilation va créer un fichier .class, le pseudo-code :

javac ExempleMontre.java

  • La compilation crée un fichier .class de bytecode :

ExempleMontre.class

  • Essayer l\'option -verbose et surtout-help
  • L\'exécution se fait en appelant la machine virtuelle (JVM) :

java ExempleMontre

  • Création de la page html de documentation ExempleMontre.html

javadoc ExempleMontre.java

hello world
Hello World

public classBonjour {

public staticvoid main (String[] arguments) {

System.out.println("Hello World");

}

}

  • La fonction main est une méthode static →indépendante de l\'instance → commune à toute les instances,
  • main peut être appelée sans qu’aucune instance soit créée :

Bonjour.main();

  • System est une classe avec des attributs static (toujours pas besoin d’instance)
  • out est une instance static de quelque chose (PrintStream) qui se trouve être une donnée de l’objet System (voir doc. de System).
  • System.out référe donc un objet auquel on peut envoyer des messages.
  • println est une méthode public de l\'objet out.
hello world 2
Hello World - 2

public class Bonjour2 {

public static void main (String[] arguments) {

System.out.println("bonjour, voici vos arguments : ");

for (int i=0; i<arguments.length;i++)

System.out.println(i + " : " + arguments[i]);

}

}// Fin class Bonjour2

  • Compilation :

> javac Bonjour2.java

  • Exécution :

> java Bonjour2 1 deux 3.14

bonjour, voici vos arguments :

0 : 1

1 : deux

2 : 3.14

  • Pas besoin d’une variable (argc) pour connaître la taille d’un tableau
  • Boucle for = comme en C
  • Construction de la chaîne de caractère avec le signe +
ex cution 1 2
Exécution 1/2
  • Qui exécute le programme tapé et compilé ?
    • Le processeur directement ? instruction par instruction ?
    • A quoi servirait le système d’exploitation alors ?
    • A quoi servirait la machine virtuelle alors ?
  • Le système d’exploitation alloue un processus à la machine virtuelle :
    • qui partage le CPU avec les autres processeurs,
    • qui utilise un espace de mémoire virtuelle.
    • la machine virtuelle alloue ensuite ses “threads”.
ex cution 2 2
Exécution 2/2
  • La machine virtuelle JAVA alloue des Threads (fils d’exécution) aux programmes JAVA :
    • 1 pour l’initialisation
    • 1 pour appeler les méthodes « callback »
    • 1 par Thread que vous créez vous-même
  • Les Threads sont gérés par l’OS.
  • La machine virtuelle termine lorsque le dernier thread du dernier programme se termine.
    • Tout l’espace mémoire est alors libéré (y compris la JVM)
  • Ou bien appel direct à System.exit(0);
espaces m moires
Espaces mémoires
  • Registres
  • La pile (stack), RAM mais stack pointer
  • Le « tas » (heap), en RAM
  • Stockage statique
  • Stockage constant
  • Stockage hors de la RAM

Rapidité

Capacité

documentation
Documentation

Format : Les commentaires dans le fichier .java doivent commencer par /**, finir par */ et chaque ligne doit commencer par une * .Il existe des étiquettes de champs telles que le nom d\'auteur qui sont utilisées pour générer une API.

Exemple :

import java.util.* ; //Import ici, avant le commentaire javadoc

/**

* Une classe énumérant ses arguments.

* Par exemple:

* <pre>

* java Bonjour2 un

* bonjour

* 0 : un

* </pre>

*

* @author Marc Martin

* @version %I%, %G%

*/

public class Bonjour2

...

Génération : Pour générer la page Bonjour2.html, faire :

> javadoc Bonjour2.java

inconv nients de java
Inconvénients de Java ?
  • Interprété : inefficacité du code.
  • La lenteur.
  • Nécessite une JVM pour fonctionner.
  • La gestion de la mémoire est inefficace dans la plupart des cas.
  • Difficultés face aux applications gourmandes en mémoire.
  • Moins de mécanismes objet que C++ pourtant plus ancien (héritage multiple et “templates”)
avantages de java
Avantages de Java ?
  • Ecrire une fois, exécuter partout !
  • Sécurité.
  • Exécution dans un navigateur Web (Applet).
  • Gestion automatique de la mémoire (garbage collector)
  • Programmation modulaire et dynamique et objet.
  • Lisibilité du code.
  • Code compact (beaucoup est dans la JVM).
  • L\'API.
  • Réseaux, interfaces, son, pont avec les bases de données en natif.
api java
API Java
  • Plus qu\'un langage de programmation, l\'environnement Java propose une API (Application Programmer\'s Interface)
  • L\'API est structurée en package
  • Package : regroupement de classes ayant un lien logique entre elles
    • pour les utiliser dans d\'autres classes
    • pour les « spécialiser »
  • Pour programmer efficacement, une bonne connaissance de ces packages est indispensable.
  • Ne pas refaire ce qui a déjà été fait (d\'ailleurs sûrement en mieux)
api java classes standard
API Java : classes standard
  • java.lang : classes essentielles objet, types de base, processus
  • java.util : structures de données (collections) listes, ensembles, hash tables, arbres, itérateurs
  • java.awt : interface graphique (Abstract Window Toolkit) fenêtres, boutons, événements...
  • java.io : entrées / sorties flot de données provenant de fichier, buffer, ou pipe
  • java.net : réseau URL, sockets
  • java.rmi : objets distribués (Remote Method Invocation)
  • java.sql : JDBC (Java Data Base Connectivity) connexion à une base de données relationnelle envoi de requêtes SQL, récupération des résultats
  • java.beans : composants logiciels Pièces logicielles autonomes pouvant être contrôlées dynamiquement et assemblées pour former des applications
  • javax.swings : interface graphique composants d\'interface de plus haut niveau que ceux de awt look and feel indépendant de l\'OS exploitation du modèle MVC (Model View Controler)
versions
Versions

Java 1.0.2 (1996) : le JDK : Java Development Kit , 212 classes, 8 paquetages

version minimale des browsers web.

Java 1.1.5 (1997) : 504 classes, 23 paquetages

amélioration interface utilisateur (AWT), gestion des erreurs, cohérence du langage

Java 1.2 (Java 2 en 1998) : 1520 classes, 59 paquetages

Swing, Drag and drop, amélioration audio

Java 1.3 (2001)

J2SDK (nouveau nom) pour J2EE (Entreprise, serveur), J2ME (PDA)

amélioration de la gestion mémoire, rapidité

Java 1.4 (2002) : 2757 classes, 135 paquetages

J2SDK → J2SE (nouveau nom),

XML, expressions régulières, nouvelles E/S, accès à la mémoire vidéo (VolatileImage) pour l’accélération

Java 1.5 : 3278 classes, 165 paquetages

outils du jdk
Outils du JDK
  • Téléchargeable sur le site java.sun.com
  • Outils
    • java : JVM, interpréteur pour les programmes java
    • javac : Compilateur Java
    • appletviewer : JVM pour l\'exécution des applets
    • jar : Création et manipulation d \'archive java
    • javadoc : Générateur de documentation Java au format HTML
    • javap : désassembleur de classes Java compilées
    • jdb : débogueur Java en ligne de commande
    • javah : génère le header C ou C++ pour créer un pont compatible entre java et C/C++
  • Documentation
    • en ligne : http://java.sun.com/docs/
    • Téléchargeable pour installation en local
ide integrated development environment
IDE (Integrated Development Environment)
  • jEdit www.jedit.org
  • Eclipse http://www.eclipse.org
  • Emacs (avec JDEE)
    • http://www.gnu.org/software/emacs/
    • http://jdee.sunsite.dk/
r f rences
Références
  • Bien sûr le site officiel de Sun http://java.sun.com avec JDK, Tutorials, Documentations, spécifications, ...
  • Le magazine électronique http://www.javaworld.com
  • Les sites dédiés http://www.jguru.com, et http://www.alphaworks.ibm.com/java
  • En français : www.developpez.com des FAQ, des ressources
  • Le formidable « Thinking in Java » de Bruce Eckel en version livre (édition Prentice-Hall) ou électronique et gratuite (www.BruceEckel.com ou www.penserenjava.free)
  • Et le site de Philippe Genoud consacré à l\'enseignement de Java : www.inrialpes.fr/helix/people/genoud/ENSJAVA/M2CCI/index.html
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