Cours Langage JAVA. LO43 Automne 2005 Franck Gechter. Automne 2005 LO43 - Langage Java - Franck Gechter

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1 Cours Langage JAVA LO43 Automne 2005 Franck Gechter 1

2 Langage JAVA Plan du Cours Introduction Historique Conventions d éd écriture Notions de bases (Mots clefs, types primitifs, références,instructions, rences,instructions, opérateurs...) Les classes (construction, destruction, héritage, h liaisons dynamiques,...) Les exceptions et la gestion des erreurs Les threads Les bibliothèques standards et les bibliothèques graphiques Les fichiers et les flux de données 2

3 Introduction et Historique 3

4 Historique Les débuts d de Java remontent à 1991 Il est issu des travaux du projet Green de chez SUN travaillant sur des applications électroniques commerciales et en particulier sur des PDA. Premier travail de ce projet : Réalisation R d un d dispositif permettant de contrôler plusieurs appareils à la fois. Pour ce travail un langage fut crée e : le langage OAK (août t 1991) 4

5 Historique Oak fut rebaptisé JAVA en 1995 (car trop proche d un d autre langage) Annonce officielle : SUN WORLD 1995 Le projet Green fut ensuite dissous et ses activités s ont été récupérées et réorientr orientées es pour le CD-ROM, le multimédia en ligne et les environnements réseaux. r 5

6 Historique Le père p du projet Java est James Gosling. Idée e initiale : étendre le langage C++ Puis écriture du premier compilateur Java en Langage C. Fin 1994, premier compilateur Java écrit en Java (Arthur Van Hoff) 6

7 Caractéristiques Principaux avantages: PORTABILITE (intérêt t grandissant avec l expansion l du web), Orienté Objet Petite taille (215Ko) Robuste (peu de bidouillages autorisés) s) Sûr r (ByteCode( Verifier) Performant (Pas toujours) Dynamique (applet( applet, servlet, ) 7

8 La JVM Le code JAVA est un code intermédiaire interprété par une JVM (Java Virtual Machine) qui, elle, dépend d de l architecture matérielle. La JVM est un modèle abstrait incluant un jeu d instructions, un jeu de registres, un stack,, un heap et un segment method area. Compilation = passage d un d fichier.java à un fichier.class qui correspond à un code natif pour la machine virtuelle. Execution = interprétation tation du.class par la JVM pour donner du code lié à l architecture matérielle Avenir Vers des processeur Java Natif 8

9 Conventions d écriture 9

10 Conventions d écriture Contrairement à C++, Java impose des normes concernant le nomage des fichiers, des méthodes: m Le nom d un d fichier.java définisan une classe ou une interface public doit être le même m me que celui de la classe qu il définit. Par exemple: la classe MaClasse est définie d dans le fichier MaClasse.java Le nom des classes commence toujours par une majuscule et représente une suite d un d ou plusieurs mots dont chaque première lettre est une majuscule. Par exemple : MaSuperPremiereClasse Le nom des packages représentant des sous-répertoire sont en minuscule (java est un nom de package réservr servé pour les classe standards java). Par exemple : monpackage 10

11 Conventions d écriture Le nom des interfaces commence par une majuscule et utilise généralement un adjectif qualificatif se terminant souvent par able. Par exemple: Runable. Le nom des méthodes m commence par une minuscule est représente une action. Les méthodes m d accd accès s doivent s appeler s setnomdevariable(...) et getnomdevariable ( ) ou éventuellement isnomdubooleen( ( ) et setnomdubooleen(...) Le nom d une d méthode m retournant une longueur doit s appeler s length(...) Le nom des méthodes m de conversion commencent par to. Par Exemple : tostring( ( ) 11

12 Notions de bases 12

13 Les types primitifs char En C++ En Java byte (8 bits signé) char (caractère re unicode 16 bits) short int long int float double bool short (16 bits signé) int (32 bits signé toujours la même m me taille) long (64 bits) float (32 bits) double (64 bits) boolean (true or false) 13

14 Les types primitifs Contrairement au C/C++ le mot clef unsigned n existe pas en Java Tous les types primitifs ont toujours la même m me taille quelle que soit l architecture l matérielle. Par défaut, d une valeur littérale à virgule flottante sans précision (f ou d) est considérée e comme un double. 14

15 Pointeurs, références et adresses La notion de pointeur n existe n pas en Java (youpi!!) Il n est n par ailleurs pas possible de manipuler directement les adresses. Par conséquent, les opérateurs & et * n ont pas de sens en Java. De même m me le seul accès s aux champs d un d objet est celui utilisant la notation pointée e (objet.champ1( objet.champ1). La notation flèch chée -> > et les :: n existent plus. null est une valeur utilisée e pour les références r rences inconnues mas qui désignent d aucun objet. Contrairement au C/C++, il s és écrit en minuscule. 15

16 Tout est référence La notion de référence r rence est fondamentale en Java. En Java, les variables sont soit d un d type de base soit une référence r rence désignant d un objet. Comme les pointeurs en C/C++ elle permettent de désigner des objets alloués s dynamiquement. Un objet peut être référencr rencé par plusieurs variables. Par contre, on ne peut pas faire de référence r rence sur un type de base. On ne peut pas faire une référence r rence sur une référence. r rence. 16

17 Mots clefs Certains mots clefs du C/C++ sont absent en Java. C est le cas de : auto inline extern struct register unsigned typedef enum #define operator friend template sizeof virtual union delete 17

18 Remplacement des struct, union, enum et #define En java, tout est objet. En C++, il restait des éléments liés à la compatibilité ascendante avec le C. C est le cas des types structurés s et des #define# define. Les union, struct et enum peuvent être redéfinis en tant qu objet. Pour les #define# on définira d des variables statique et finale dans les classes. 18

19 Méthode de passage des paramètres Tous les paramètres des fonctions/méthodes thodes sont passés s par valeur en Java. De la même m me façon le retour de valeur se fait par valeur. Attention : Si un objet est passé en paramètre sa référence rence est passée e par valeur Problème du Swap. 19

20 Les packages Un package est en fait un regroupement de classes, travaillant conjointement sur le même m me domaine Par rapport au C++ c est c une autre façon d envisager d les relations d amitid amitié. Il existe des package prédéfini fourni avec le JDK correspondant, à l utilisation des flux de données, aux interfaces graphiques, Le programmeur peut également définir d ses propres packages et les utiliser dans ses programmes. 20

21 Les packages : Création La création se fait en 2 étapes: Il faut définir d dans chaque classe l appartenance l à un package. Il faut placer tous les fichiers d un d package dans un répertoire r bien précis du file system Le mot clé package. Il permet d indiquer d pour chaque fichier de quel package il fait partie. Si le package n est n pas spécifi cifié,, le fichier appartient à un package par défaut d Syntaxe: package nompackage ; Par exemple : package java.shape2d ; 21

22 Les packages : Création Il faut maintenant placer les fichier.class au bon endroit en respectant une règle r très s précise. Le nom du package correspond à un emplacement sur le système de fichiers. Par exemple, le package de nom java.shape2d doit être placé dans un répertoire r java/shape2d/ (ou java\shape2d shape2d\ sous certain système). Deux méthodes m pour mettre les fichiers au bon endroit: À la main En utilisant l ordre l de compilation suivant: javac -d repertoire file.java.. L'option -d d permet de spécifier le répertoire r dans lequel seront stockés s les.class. 22

23 Les packages: Importation L importation des packages se fait par l interml intermédiaire du mot clef import. On peut importer: Une classe sans package: import nomclasse; Une classe d un d package: import nompackage.nomclasse nomclasse; Toutes les classes d un d package: import nompackage.*; Dans le dernier le signe * permet l importation l de paquets à la demande. C-à-d C à chaque fois que le compilateur à besoin d une d classe de ce package. Si un package comporte des sous packages, il faut tous les importer un par un, l utilisation l de * n est n pas suffisant. 23

24 Les packages : Importation nomclasse peut correspondre soit à un fichier source non compilé (nomclasse.java) soit à un fichier compilé (nomclasse.class) dans lequel est définie d une classe public à importer. Le nom d un d package à importer correspond à une arborescence, un chemein qu il faut emprunter. Par exemple : java.util util.* correspond à une arborescence du type java/util util/*. Problème: ou ce trouve java/util sur la machine? (java n est pas à la racine de l arborescence l Unix, ni à la racine d un d des disque de la machine windows,, ni même m me dans le répertoire r courant) 24

25 Les packages : Importation Le compilateur java utilise une variable d environnement spécifique indiquant le chemin spécifique à suivre pour l importation l des packages C est la variable CLASSPATH (sous windows et sous unix) On peut également utiliser l option l de compilation -classpath 25

26 Les packages : Importation Import est optionnel dans les cas suivant: Utilisation de classes définies d dans le même m me package que la classe courante. Utilisation d un d classe de java.lang (la clause import java.lang.* est implicite) Utilisation du nom d une d classe en la précédent du nom complet de son package. Par exemple : java.util util.date pour l utilisation l de la classe Date du package java.util util. 26

27 Les classes 27

28 Les classes Les seuls types que l on l peut définir d en Java sont des classes ou des interfaces. Donc, les struct, union, enum,, ainsi que les templates n ont plus lieu d être. Une déclaration d de classe standard utilise le format suivant: ModifieurDeClasse class NomDeClasse 28

29 Les modifieurs de classes public : Une seule classe (ou interface) peut être déclarée e public par fichier.java. Par convention le fichier porte le même m me nom que la classe public qu il contient. Si d autre d classe sont définies d dans le fichier elle ne sont accessible que dans le package. final : une classe déclard clarée e final ne peut pas être dérivd rivée. abstract : il est impossible d instancier une classe déclarée e abstract (contrairement au C++). Elle contient au moins une méthode m déclard clarée e abstract. Remarque: : une classe ne peut évidemment pas être déclarée final et abstract. 29

30 Héritage En Java l héritage l est uniquement un héritage simple. Il n y n y a pas d héritage d multiple (tant mieux et tant pis) L héritage par défaut d est un héritage h de spécialisation de type «est un» Le mot clef utilisé pour l héritage l est extends Il est également possible d impld implémenter menter une interface. (on verra un peu plus tard ce que c est c exactement) Ceci est à mettre ne relation avec l héritage l privé du C++ Le mot clef utilisé est implements Une classe peut à la fois hériter h d une d hiérarchie et implémenter menter une interface 30

31 Héritage: syntaxe Classe héritant h d une d super classe ModifieurDeClasse class NomDeClasse extends NomSuperClasse Classe implémentant mentant une interface ModifieurDeClasse class NomDeClasse implements NomInterface Classe héritant h d une d super classe et implémentant mentant une interface ModifieurDeClasse class NomDeClasse extends NomSuperClasse implements NomInterface 31

32 Héritage et classes par rapport au C++ Contrairement au C++, le point virgule en fin de classe est inutile. ile. extends NomDeClasse remplace le : public NomDeClasse L héritage se fait uniquement de manière public Une classe abstraite doit explicitement être déclard clarée abstract.. Elle peut contenir aucune ou plusieurs méthodes m abstraites. final et public n ont pas d éd équivalent en C++ Une classe et tout ce qu elle contient doit être définie d dans un seul et unique fichier (pas de hpp et cpp comme en C++) 32

33 Les interfaces Les interfaces sont des classes abstract particulières. res. Elles ne contiennent que des définitions d de constantes et des définitions d de méthodes m abstraites pures. Elles se déclarent d de la manière suivante: ModifieurInterface interface NomInterface 33

34 Les interfaces Les interfaces peuvent hériter h d'autres interfaces: ModifieurInterface interface NomInterfaceDerivee extends NomSuperInterface A partir de Java 1.1, une interface peut contenir des classes internes Les Modifieurs d'interface sont public (idem que pour les classes) ou abstract (facultatif) 34

35 Les interfaces Une interface peut être utilisée e pour masquer l'implémentation mentation d'une classe. Une interface vide permet de créer une catégorie de classe. Le test de la catégorie se fait en utilisant l'opérateur instanceof et le nom de l'interface. Une interface peut également servir à définir un certain nombre de constantes Une classe qui implémente mente une interface dérivd rivée e d'une super interface doit implémenter menter les méthodes m des deux interfaces Java ne permet pas l'héritage multiple mais l'utilisation des interfaces permet de combler ce manque dans les cas oùo on ne peut pas faire autrement 35

36 Déclaration de champs La déclaration d des champs se fait comme en C/C++ ModifieurDeChamp TypeChamp NomChamp; ou ModifieurDeChamp TypeChamp NomChamp[ [ ]; pour une référence r rence sur un tableau 36

37 Modifieurs de champs public : accessible partout oùo la classe est accessible protected : accessible par les autres classes du même me package et toutes les classes dérivd rivée e de la classe dans laquelle le champ est déclard claré private : accessible uniquement dans le corps de la classe dans laquelle le champ est déclard claré 37

38 Modifieurs de champs static : un champ static est créé en un exemplaire unique quelque soit le nombre d'instances de la classe. L'accès s se fait de deux façons: NomDeClasse.ChampStatic ChampStatic ou NomDUneInstance.ChampStatic final : un champ final n'est pas modifiable une fois initialisé.. C'est une constante qui peut prendre une valeur initiale différente d'une instance à l'autre de la classe. Si cette valeur est toujours la même m me il vaut mieux utiliser un champ static. 38

39 Modifieurs de champs transient : indique que le champ ne fait pas partie de la persistance de l'objet. Evite de sauvegarder des champs destinés s aux calculs intermédiaires. volatile : permet d'assurer un accès s ordonné à un champ par deux threads (tâches) différents 39

40 Les champs par rapport au C/C++ Il n'est pas nécessaire n de définir d les types avant de les utiliser Final est utilisé pour la déclaration d de constantes (pas de #define ni de const) L'accès s aux champs static se fait par l'opérateur point (.) et non plus par :: Le contrôle d'accès s aux champs et aux méthodes m se fait individuellement. Protected n'a pas le même m me sens en C++ et en Java Par défaut d les champs sont déclard clarés s comme étatnt friendly (accessible à toutes les classes du package) en C++ par défaut d les champs sont private 40

41 Déclaration des méthodes La déclaration d se fait de façon similaire au C/C++. ModifieurMethode TypeRetour nommethode(typeparam1 nomparam1, ) TypeRetour est : void, un type de base, une classe, une interface une référence r rence sur un tableau en utilisant [ ]. 41

42 Les modifieurs de méthode Certains modifieurs sont identiques à ceux utilisés s pour les champs: public, protected, private,, abstract static : cette méthode m ne peut utiliser que les champs et les méthodes déclard clarés static de la classe dans laquelle elle est définied final : la méthode m ne peut pas être outrepassée e dans les classes descendantes. native: : une méthode m native est implément mentée e dans une bibliothèque annexe propre à la plate-forme de développement. d Elle peut éventuellement être écrite en C/C++. Dans ce cas attention à la portabilité. synchronized: : une méthode m synchronized permet d obtenir d un verrou sur l objet l pour lequel elle est appelée e (utilisation en cas de programmes multi-thread thread) 42

43 Par rapport au C/C++ On ne peut pas utiliser de liste d arguments d variable en Java ( )( En Java, chaque paramètre doit comporter un Type ET un Nom même m me s il s n est n pas utilisé. Il est possible mais déconseilld conseillé de donner une même m me nom à une variable et à une méthode. m En java, il n y n y a pas d ordre d dans la déclaration d des méthodes ou des attributs (pas de.hpp. hpp) La notion de fonction amie (friend( friend) ) n existe n pas en Java, mais on peut très s bien s en s sortir avec le modieur par défaut friendly qui autorise l accl accès à toutes les éléments du package. 43

44 Par rapport au C/C++ Les méthodes m abstract sont équivalente aux méthodes m virtuelles pures du C++ Final de java n a n a pas d éd équivalent en C++ On ne peut pas déclarer d de méthodes m inline en Java. (L optimisation est à la charge du compilateur) La surcharge d opd opérateur n existe n pas en Java. En java, on ne peut pas donner des valeurs par défaut d aux paramètres. Il faut utiliser la surcharge. L appel aux méthodes m static se fait en utilisant le point 44

45 Surcharge des méthodes Comme en C++, il est possible de surcharger des méthodes. (overloaded( overloaded). Un même m me nom de méthode m peut être utilisé avec des paramètres différents et/ou un type de retour différent. Attention : il n est n pas possible d avoir d deux méthodes avec le même m me nom, les mêmes m mes paramètres et un type de retour différent. Contrairement au C++, si une méthode m surchargée e est en partie redéfinie dans une sous classe, les autres surcharges de la méthode m sont toujours accessibles. 45

46 Constructeur L usage est le même m me qu en C++ Syntaxe : ModifieurDeConstructeur NomClasse ([params params]) Les modifieurs sont : public, protected,, et private Toute classe qui ne déclare d pas un constructeur a un constructeur par défaut d sans paramètre qui ne fait rien. Ce constructeur par défaut d disparaît t dés d s qu un un constructeur est définid 46

47 Constructeur Un constructeur peut éventuellement contenir les instructions suivantes: this( ( [params[ params] ] ) appel à un autre constructeur de la classe (impossible en C++) super ( [params[ params] ] ) appel à l un des constructeurs de la super classe Sinon, super sans paramètre est implicitemement appelé 47

48 L opérateur new Comme en C++ la construction d un d objet se fait par l instruction new: new MaClasse([params params]); Il y a alors création de l objet, l allocation de l espace l mémoire m moire pour les attributs, initialisation des champs d instances, d puis appel aux instruction du constructeur utilisé. La valeur renvoyée e peut être affectée à une référence r rence de Type MaClasse ou à une des super classe de MaClasse. Si c est c la première utilisation d une d instance de MaClasse, il ya allocation et initialisation des champs static 48

49 L opérateur newinstance( ) Il est également possible de construire un objet en utilisant la méthode m newinstance( ( ). Ceci est équivalent à l utilisation du constructeur sans paramètre. (Attention à sa présence!!!) Sinon une exception NoSuchMethodError est générée. g En cas de manque d espace d mémoire, m moire, on peut rencontrer une exception du type OutOfMemoryError. 49

50 Constructeur par rapport au C++ La seule manière de créer un objet en java est l utilisation de l opl opérateur new pas d utilisation possible de syntaxe du type TypeObjet nomobjet ( ); Tous les objets sont créer dans la tas (heap( heap), il n est pas possible de créer des objets sur la pile (stack). 50

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