IFT-21133 Programmation avancée en Java Guide pédagogique Pierre Marchand Été 2001
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Table des matières Avant-propos...v Partie I : Présentation du cours Titre...3 Sigle...3 Session...3 Nombre de crédits...3 But du cours...3 Clientèle...3 Description...3 Préalable...3 Exigences particulières...4 Matériel pédagogique...4 Objectifs généraux des unités...4 Bibliographie...4 Professeur pour la section à distance...5 Cheminement d apprentissage...5 Activités d évaluation...6 Accès Internet...7 Codes d accès...9 Outils de programmation...11 Calendrier...12 Partie II : Étude des unités Introduction...15 Unité 1 : Concepts de base...18 Unité 2 : Structures de contrôle...22 Unité 3 : Méthodes, tableaux et la classe Vector...23 Unité 4 : La programmation à base d'objets...25 Unité 5 : Programmation orientée objet...26 Unité 6 : Chaînes, caractères, graphiques et Java2D...27 Unité 7 : L'interface utilisateur graphique I...29 Unité 8 : L'interface utilisateur graphique II...30 Unité 9 : Exceptions et processus légers...31 Unité 10 : Fichiers, flux et réseaux...33 Unité 11 : Programmation client/serveur I : JDBC et servlets...35 Conclusion...37 iii
Avant-Propos Bonjour et bienvenue au cours IFT-21133, Programmation avancée en Java, section à distance. Le présent guide a pour but de décrire la démarche pédagogique que nous adoptons dans ce cours et le cheminement d apprentissage que nous vous recommandons pour atteindre les objectifs du cours. Le cours Programmation avancée en Java suppose que vous avez déjà suivi les cours Algorithmique et Programmation (IFT-17582) et Structures de données (IFT-10541) et que vous maîtrisez donc la programmation en C. Il vous demandera néanmoins des efforts importants. En effet, la matière à couvrir est vaste et plusieurs des concepts présentés ne vous sont sans doute pas familiers. Nous ne ménagerons aucun effort pour vous aider à réussir le cours, mais nous vous rappelons que vous êtes le premier responsable de votre apprentissage. La charge de travail d un cours de 3 crédits est habituellement de 9 heures par semaine pendant 15 semaines, ce qui représente 135 heures de travail. Pour un cours régulier, ceci inclut trois heures de classe par semaine. Comme, dans un cours à distance, vous n avez pas ces trois heures de classe et que le cours ne dure que 13 semaines, vous aurez au moins trois heures de lecture à effectuer chaque semaine. Les six autres heures serviront à faire les exercices proposés et les devoirs obligatoires. Nous vous souhaitons donc une bonne session et espérons que vous partagerez notre enthousiasme pour le langage Java. iv
Partie I Présentation du cours
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Titre : Sigle : Programmation avancée en Java IFT-21133ZI Session : Été 2001 Nombre de crédits : 3 But du cours : Le présent cours vise à donner à l étudiante ou à l étudiant une solide formation en programmation orientée objet. Cette formation s effectuera à travers l apprentissage du langage Java. Clientèle Ce cours s adresse : aux étudiantes et aux étudiants du certificat ou de la mineure en informatique, aux étudiantes et aux étudiants du baccalauréat en informatique, en informatique de génie, en informatique de gestion et en informatique mathématique. Description Java est un langage de programmation évolué, simple, portable, à usage multiple et sécuritaire. Il combine quatre paradigmes de programmation: impératif, orienté objet, distribué et parallèle. Il permet la mobilité du code «applet» à travers des sites informatiques. Le but du cours est d'étudier en détail tous les aspects de la programmation en Java (classes, objets, méthodes, etc.); héritage, interface; programmation parallèle: processus légers (threads); programmation réseau; programmation W3: applets; programmation graphique. Préalable : IFT-10541 Structures de données Exigences particulières pour le cours à distance : Avoir accès à un micro-ordinateur PC (Pentium 160 MHz ou plus avec 32 Mo de mémoire vive) avec Windows 95, Windows 98 ou Windows NT. L ordinateur en question doit être muni d un modem et idéalement d une imprimante. Le Macintosh est déconseillé, car il n est pas encore à jour en ce qui a trait à Java. Avoir accès à Internet et au courrier électronique. Matériel pédagogique : Le manuel obligatoire, Le guide Accès Internet à l Université Laval : se brancher et comprendre, Le fascicule Installation de Windows 95 en mode PPP, Le présent guide pédagogique, 3
Objectifs : À la fin du cours, l étudiante ou l étudiant devra maîtriser les concepts de la programmation orientée objet. Il sera également en mesure de concevoir des programmes en langage Java. Le cours est divisé en 13 unités qui sont prévues pour être abordées une par semaine. Unité 1 : Concepts de base Unité 2 : Structures de contrôle Unité 3 : Méthodes, tableaux et la classe Vector Unité 4 : La programmation à base d'objets Unité 5 : La programmation orientée objet Unité 6 : Chaînes, caractères, graphiques et Java2D Unité 7 : L'interface utilisateur graphique I Unité 8 : L'interface utilisateur graphique II Unité 9 : Exceptions et processus légers Unité 10 : Fichiers, flux et réseaux Unité 11 : JDBC et servlets. Bibliographie Manuel obligatoire : Comment programmer en Java 2. Deitel et Deitel. Éditions Reynald Goulet, 2000. ISBN: 2-89377-184-X. Autres : Java Software Solutions. Foundations of Program Design, Second Edition. John Lewis et William Loftus. Addison-Wesley, 2000. ISBN : 0-201-61271-2. Au cœur de Java 2. Volume 1 - Notions fondamentales. Cay S. Horstmann et Gary Cornell, Campus Press, 1999. ISBN: 2-7440-0620-3. Au cœur de Java 2. Volume 2 Notions avancées. Cay S. Horstmann et Gary Cornell. Campus Press, 2000. ISBN: 2-7440-0881-8. Java : de l esprit à la méthode, 2 e édition. Michel Bonjour, Gilles Falquet, Jaques Guyot et André Le Grand. Vuibert, 1999. ISBN : 2-7117-8647-1. Le programmeur Java2. Laura Lemay & Rogers Cadenhead, Campus Press, 1998. ISBN: 2-7440-0644-0. An Introduction to Object-Oriented Programming with Java. C. Thomas Wu, WCB/McGraw-Hill, 1999. ISBN: 0--256-25462-1 4
Introduction to Programming Using Java. An object-oriented Approach.. Java 2 Update. David Arnow et Gerald Weiss. Addison-Wesley, 2000. ISBN : 0-201-61272-0 Computing concepts witn Java 2 essentials, 2nd Edition. Cay Horstmann, John Wiley & Sons, 2000. ISBN: 0-471-34609-8. Professeur pour la section à distance Pierre Marchand Bureau : 3958 du pavillon Adrien-Pouliot Disponibilité au bureau : les après-midi de 14h à 17h Téléphone : Région de Québec 656-2131, poste 7409 Ailleurs : 1-888-757-8077 (sans frais d'interurbain) Disponibilité au téléphone : les après-midi de 14h à 17h. Les mardi et mercredi soirs de 19h à 22h. Télécopieur : (418) 656-2324 Courriel: marchand@ift.ulaval.ca Chargé de cours au trimestre d été 2001 : stephane.nicolas@ift.ulaval.ca Page Web pour le cours : http://www.ift.ulaval.ca/~marchand/ift21133 Cheminement d apprentissage Le présent guide pédagogique constitue un guide de travail hebdomadaire. Vous y trouverez, regroupées par unités, les activités que vous devez réaliser chaque semaine. Chaque module correspond à l une des 13 semaines du trimestre. Bien que vous deviez déterminer vous-même la façon de procéder qui vous convient le mieux, nous vous suggérons le cheminement d apprentissage suivant : Chaque semaine: Lire la section du présent guide concernant l unité de la semaine. Lire les sections du manuel obligatoire qu il indique. Le volume de Deitel & Deitel présente à la fin de chaque chapitre une série de questions de révision. Essayez d y répondre. Les réponses sont données à la fin des questions. Nous suggérons pour chaque unité certains des exercices de programmation présentés à la fin de chaque chapitre du livre. Essayez de les effectuer. Les solutions sont disponibles sur la page Web du cours. Plusieurs fois par semaine, consultez la page Web du cours à l adresse : http://www.ift.ulaval.ca/~marchand/ift21133 Ce site contient : des précisions sur la matière des différentes unités ; une foire aux questions où nous répondons aux questions d intérêt général posées par les étudiants ; 5
au besoin, des précisions et des clarifications sur les énoncés des travaux pratiques ; les solutionnaires des exercices, des travaux pratiques et des examens ; les résultats des examens ; la procédure à suivre en cas de situations exceptionnelles (telles une grève des postes, une tempête de neige, etc.) qui nuiraient aux activités du cours. Activités d évaluation Dans ce cours, l évaluation de l apprentissage se fait au moyen d'un examen sous surveillance et de trois travaux pratiques. L'examen compte pour 70% de la note finale et porte sur l'ensemble de la matière. Les travaux pratiques comptent pour 30% (10% chacun). Les énoncés de ces travaux seront présentés à la page Web du cours). La répartition des cotes en fonction de la note finale obtenue est la suivante : A + [95-100] A [90-95[ A - [85-90[ Réussite B + [80-85[ B [76-80[ B - [72-76[ Réussite C + [67-72[ C [63-67[ C - [59-63[ Réussite D + [54-59[ D [50-54[ Réussite E [0-50[ Échec W Échec pour abandon Examens: 70 % Examen : le samedi 28 avril 2001, de 13h30 à 16h30. L'examen est à livre ouvert, i.e. toute documentation est permise. Il est important de noter que vous devrez passer votre examen en salle, sous surveillance, dans une ville désignée. Québec et Montréal font partie de ces villes, mais d autres se rajouteront en cours de session lorsque nous connaîtrons la provenance exacte de notre clientèle. Nous mettrons sur le site Web du cours la liste complète de ces villes aussitôt qu elle sera connue. Prévoyez donc un déplacement d au plus 150 km (pour l aller seulement) pour vous rendre à l une ou l autre de ces villes, et ce, deux fois durant le trimestre. Pour les personnes dont le lieu de résidence sera plus loin que 150 km de toutes les villes désignées, vous devrez vous identifier le plus tôt possible (durant la semaine suivant la publication de la liste des villes désignées) auprès du Bureau de l Enseignement à Distance. Dans ce cas, vous aurez à trouver un répondant qui vous fera passer les examens dans les mêmes conditions que celles prévalant dans les salles de classe. C està-dire que vos examens devront être passés exactement dans les mêmes plages horaires 6
que ceux passés en classe, et qu ils devront être sous surveillance d un répondant qui agira à titre de surveillant et à qui nous aurons préalablement envoyé le questionnaire d examen. Il sera chargé d appliquer la même procédure que celle suivie en classe, et devra nous retourner les cahiers-réponse le plus rapidement possible. Ce répondant doit toutefois être soumis à une procédure d accréditation, c est-à-dire que le Bureau de l Enseignement à Distance et le professeur responsable du cours doivent approuver votre choix. Les critères d accréditation vous seront transmis sur demande. Si tel est votre cas, nous vous conseillons de procéder à la recherche d un répondant le plus tôt possible afin de vous éviter de mauvaises surprises. Vous devez donc contacter le Bureau de l Enseignement à Distance, au (418) 656-3202 ou au 1-800-561-0478 (poste 3202), à ce sujet, le plus rapidement possible dès que vous savez que vous aurez besoin d un répondant. Il serait malheureux que vous ayez cherché et trouvé une personne qui s avérerait par la suite ne par répondre aux critères d accréditation. Accès Internet Si vous avez déjà accès à l Internet par l entremise d un fournisseur commercial d accès, ce qui suit ne vous concerne pas. Vous avez déjà les outils nécessaires pour envoyer et recevoir du courrier électronique et consulter notre site Web. Si vous n avez pas accès à l Internet, vous pouvez : 1. accéder à Internet depuis une bibliothèque municipale. En effet, la plupart des bibliothèques municipales offrent l accès gratuit à l Internet. Vous pourrez donc y consulter notre site Web. Toutefois, il n est pas garanti que l on vous permette d envoyer et surtout de recevoir du courrier électronique (utile pour poser des questions au professeur et recevoir une réponse). À vous de le vérifier. 2. accéder à Internet depuis un café Internet : Pour un coût minime, vous pourrez accéder à notre site Web et envoyer et recevoir du courrier électronique. Cette solution vous évite d avoir à comprendre tout ce qu il faut savoir pour se connecter à un serveur d accès Internet : logiciels requis, configuration de ces logiciels, protocoles de communication, etc. 3. vous abonner à un service commercial d accès Internet : Si vous désirez vous connecter à Internet à partir de chez vous, cette solution est la moins problématique car vous obtiendrez tout le support technique et logistique pour adapter votre poste de travail à cette nouvelle fonctionnalité. Votre fournisseur vous guidera dans le choix des équipements matériels et logiciels nécessaire. Toutefois, cette solution implique un certain coût. 7
4. accéder à Internet depuis l un de nos laboratoires sur le campus de l Université Laval : Les micro-ordinateurs des laboratoires du Département d informatique sont équipés des outils nécessaires pour envoyer et recevoir du courrier électronique ainsi que des navigateurs Internet. Pour utiliser l un de ces micro-ordinateurs, vous devez entrer un numéro d utilisateur et un mot de passe qui vous seront assignés automatiquement au laboratoire. SVP apportez votre carte d étudiant et votre NIP lorsque vous vous présenterez à l un de nos laboratoires et suivez les consignes de branchement qui sont affichées sur les babillards. Cette solution est simple et sans coût, mais implique un déplacement. Nos laboratoires sont ouverts le jour, le soir et les fins de semaine. Vous pourrez consulter l horaire d ouverture de nos laboratoires sur le site Web du département (http://www.ift.ulaval.ca). 5. accéder à Internet depuis votre propre ordinateur : Tel que mentionné plus haut, le Département d informatique assigne un compte Internet à tous les étudiants inscrits à un cours d informatique. Ce compte vous permet non seulement d accéder à Internet pour consulter les sites Web, mais aussi d envoyer et de recevoir du courrier électronique. Il s agit pour vous de vous relier à l un de nos serveurs à partir de votre poste de travail personnel (à la maison, au bureau ou chez un ami) 1. Une fois cette connexion établie, vous aurez accès à toutes les ressources d Internet. Le guide joint, intitulé Accès Internet à L Université Laval : Se brancher et comprendre, vous permettra d évaluer vos besoins matériels et logiciels pour réaliser cette connexion. En résumé, vous rejoignez nos serveurs par ligne téléphonique. Votre ordinateur devra donc être doté d un modem et d un logiciel de communication. Le logiciel de communication en question doit être de type PPP (Point-to-Point Protocol), pour vous permettre de voir les informations des sites Web en format graphique, ce qui est indispensable pour le cours de Java. Pour vous faciliter la tâche lors de la configuration de ce type de logiciel, nous avons joint un fascicule sur la connexion en mode PPP pour Windows 95. De plus, votre ordinateur devra être doté d un logiciel pour envoyer et recevoir du courrier électronique ainsi que d un navigateur Internet tel que Netscape ou Internet- Explorer (ces deux logiciels disposent d outils pour le courrier électronique ; vous pouvez également utiliser un logiciel spécialisé tel qu Eudora). Tous ces logiciels sont offerts gratuitement aux étudiants de l Université Laval. Vous n avez qu à vous présenter au Technosit de l Université Laval pour les obtenir, ou, si vous avez déjà accès à Internet, vous pouvez les télécharger, i.e. aller les chercher sur le site Web du 1 Attention aux frais d interurbain. Si un appel téléphonique à l Université Laval entraîne des coûts d appel interurbain, vous auriez avantage à envisager une autre des solutions proposées. 8
Technosit 2 à la rubrique Téléchargement. Il existe une trousse Internet pour les ordinateurs MacIntosh et PC-compatibles, disponible au Technosit et sur son site Web, qui est très simple à installer et à utiliser. Finalement, veuillez lire la section suivante sur les codes d accès. Cette section vous explique quelles sont les autorisations à obtenir pour vous relier par ligne téléphonique à l un de nos serveurs et comment obtenir ces autorisations. Ces contrôles sont nécessaires afin de nous assurer que nous n offrons des services d accès Internet gratuits qu à nos étudiants et que ceux-ci jouissent de communications protégées du regard autrui. Vous serez les seuls à connaître vos mots de passe, puisque nous vous les ferons choisir (pour la plupart) ; vous aurez donc la responsabilité de ne pas les oublier et de les garder secrets. Codes d accès Pour accéder au réseau informatique de l Université Laval, vous aurez besoin d un numéro d utilisateur et d un mot de passe. Ceci vous donnera accès à un serveur universitaire à partir duquel vous pourrez naviguer sur le Web. Pour l envoi et surtout pour la réception de courrier électronique vous aurez besoin d une boîte aux lettres destinée à recevoir votre courrier électronique. À cette fin, le Département d informatique créera pour vous un compte Internet à partir duquel vous pourrez accéder à l Internet et envoyer ou recevoir du courrier électronique. Ce compte sera créé sur l un des serveurs départementaux. Pour y accéder, vous aurez besoin d un autre numéro d utilisateur et d un autre mot de passe que ceux que vous utilisez pour accéder au serveur universitaire. Pour l accès au serveur universitaire, votre numéro d usager sera votre code à barres. Ce dernier se trouve à l endos de votre carte d étudiant. Toutefois, vous devrez activer votre code à barres, i.e., vous créer un mot de passe associé. Pour ce, vous pouvez soit vous déplacer au Technosit et bénéficier de l aide des préposés, soit vous connecter au serveur universitaire appelé AGORA (adresse : agora.ulaval.ca) pour demander que soit activé votre code à barres. Vous pouvez utiliser Telnet (un logiciel de la trousse Internet mentionnée plus haut) pour vous relier. Aux questions login : (ou username :) et password :, répondez public. On vous proposera ensuite un menu à partir duquel vous n aurez qu à choisir ce qui vous convient. Pour l activation de votre code à barres, on vous demandera d entrer un mot de passe de votre cru. Choisissez un mot de passe que vous n oublierez pas et inscrivez-le en lieu sûr. Évitez de choisir un mot de passe qui soit trop facile à deviner pour quelqu un qui vous connaît. 2 L adresse Internet du SIT est http://www.sit.ulaval.ca 9
Votre code à barres sera activé dans les deux prochains jours ouvrables. Après ce délai, vous pourrez accéder au réseau informatique de l Université Laval aux numéros de téléphone mentionnés dans le guide ci-joint. Une fois cette connexion établie, vous devrez recommencer la procédure sur l un de nos serveurs départementaux appelé BRITTEN (adresse : britten.ift.ulaval.ca). Encore une fois, vous devrez utiliser Telnet pour vous y relier. À la première question login :, répondez distrib. Répondez ensuite aux questions. Encore une fois, on vous demandera de choisir un mot de passe. Votre compte Internet sur ce serveur sera créé dans les deux prochains jours ouvrables. Après ce délai, vous pourrez configurer correctement votre logiciel de courrier électronique et votre navigateur Internet. Toutefois, nous vous demandons d attendre après la troisième semaine de cours avant de vous relier à BRITTEN, afin que nous ayons pu obtenir les listes d inscription de la part du registraire et vérifier que vous êtes bien inscrite avant de créer votre compte Internet. Pour l activation de votre code à barres et la création de votre compte Internet sur le serveur départemental, vous aurez à répondre à certaines questions dont les réponses se trouvent sur votre carte d étudiant (e.g. numéro de dossier, nom et prénom, date de naissance, etc). Vous aurez aussi besoin de votre NIP, utile pour gérer votre dossier étudiant durant toute la durée de vos études à l Université Laval. Pour obtenir ce NIP, vous pouvez vous déplacer au secrétariat du département qui gère le programme dans lequel vous êtes inscrit. Par exemple, les étudiants inscrits au certificat en informatique doivent se déplacer au secrétariat du Département d informatique durant les heures d ouverture, tandis que les étudiants inscrits aux études libres doivent contacter le bureau des études libres, etc. Si vous êtes dans l impossibilité de vous déplacer à l Université dans les heures d ouverture du département concerné, soit à cause d un conflit d horaire, soit à cause de la distance, vous pouvez contacter le secrétariat du département en question par téléphone. Dans ce cas, ayez votre carte d étudiant à portée de la main, car des vérifications seront nécessaires à l émission de votre NIP. Voici les numéros de téléphone à utiliser. Pour les étudiants inscrits : au certificat ou au baccalauréat en informatique, contactez Madame Lynda Goulet au 656-2131, poste 3748 ; aux études libres, contactez le Bureau de l enseignement à distance, au 656-3202, ou sans frais au 1-80-561-0478, poste 3202 ; à tout autre programme, contactez votre direction de programme. 10
Outils de programmation Pour la réalisation des exercices et des travaux pratiques, vous devez vous procurer le Java Development Kit (JDK) 1.2.1 de Sun Microsystems sur le CD fourni avec le livre. Vous pouvez vous procurer la version la plus récente (pour l'instant on en est à la version 1.3) à l'adresse : http://www.java.sun.com/j2se/1.3/ Ce fichier a une taille de 16 Mo avant décompaction. Suivez méticuleusement les instructions qui l accompagnent pour l installation dans votre ordinateur, en particulier en ce qui a trait à path et à classpath. La documentation est également disponible sur le même site (un autre 16 Mo). Pour éditer vos sources, vous pouvez utiliser Textpad, disponible gratuitement à l'adresse : http://www.textpad.com Il existe des compilateurs plus conviviaux. En particulier, JBuilder 3 de Inprise (anciennement Borland) et NetBeans Developer 2.2.1 de Sun Microsystems (qui s'appelle maintenant Forte for Jave1.0) sont inclus sur le CD fourni avec le livre. Il en existe de nombreux autres, tels que Visual Café for Java de Symantec, CodeWarrior de Metrowerks, Visual Age d IBM, etc. Ces environnements de programmation disposent d'un IDE (Integrated Development Environment) comprenant un éditeur et un débogueur intégrés et des outils visuels de conception d'interface utilisateur graphique. Vous en trouverez une description à la page Outils du site Web du cours. Vous pouvez les utiliser si vous le voulez. Quel que soit celui que vous utiliserez, vos travaux doivent être remis sous forme de fichiers texte compilables avec javac ou appletviewer suivant le cas, qui font partie du JDK mentionné ci-haut. 11
Calendrier Été 2001 Semaine Date Travail 1 30 avril Unité 1 2 7 mai Unité 2 3 14 mai Unité 3 4 21 mai Unité 4 25 mai Remise du travail #1 5 28 mai Unité 5 6 4 juin Unité 6 7 11 juin Unité 7 8 18 juin Unité 8 22 juin Remise du travail #2 9 25 juin Unité 9 10 2 juillet Unité 10 11 9 juillet Unité 11 14 juillet Remise du travail #3 14 juillet Examen 12
Partie 2 Étude des unités
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Pourquoi Java??? Introduction On aurait pu croire au début que Java ne servait qu à créer des animations sur les pages WWW. Bien au contraire, comme nous allons voir, c est un langage complet et puissant. Le vogue Java est plus que le résultat d une vaste campagne publicitaire. C est un phénomène sans précédent. C est le mouvement de toute une industrie à l échelle mondiale. Le langage Java est devenu incontournable et de plus en plus de produits commerciaux sont conçus en Java (par exemple les suites bureautiques E-Suite de Lotus et Anyware d Applix ; pour de nombreux autres exemples voir http://java. sun.com/nav/used/index.html). La demande pour des informaticiens connaissant Java est donc en forte croissance. Contrairement à C, Java est un langage ayant une spécification publiée (The Java Language Specification, version 1.0, par James Gosling, Bill Joy, and Guy Steele. Addison-Wesley, 1997, ISBN 0-201-63451-1). En conséquence, Java est un langage propre, dans lequel tout est précisément défini. Il n a pas comme le C de structures indéfinies dont l exécution dépend du compilateur utilisé. Il n a pas non plus de fonctions avec un nombre indéterminé de paramètres. C est aussi un langage fortement typé, ce qui permet au compilateur de déceler beaucoup d erreurs de programmation. Contrairement à C, Java a été conçu, dès le départ, comme un langage orienté objet. La programmation orientée objet n y a pas été ajoutée après coup (comme avec C++) et est parfaitement intégrée dans le langage. Contrairement à C ou C++, Java peut être interprété (exécution de byte-codes par une machine virtuelle). Il peut aussi être compilé en code natif, au besoin. Java génère du code mobile, qu on peut télécharger (par exemple par Internet avec un navigateur) pour exécution locale. C est un langage qui a été conçu pour être portable, et qui devrait fonctionner de façon identique sur toutes les plates-formes informatiques. C est un langage distribué, dans le sens qu il comporte un support de haut niveau pour les réseaux (intranets aussi bien qu Internet). Les classes du package java.net font en sorte qu il est presque aussi facile de lire un fichier ou une ressource à distance que de lire un fichier local. On peut aussi invoquer les méthodes d objets à distance comme si c étaient 15
des objets locaux grâce au mécanisme rmi. Il procure aussi un support de bas niveau aux réseaux au moyen des datagrams et des connections à base de streams par l intermédiaire de sockets. C est un langage simple qui, s il ressemble superficiellement au C par sa syntaxe, est beaucoup plus facile à apprendre. Il n y a pas de préprocesseur. Il n y a pas de fichiers d en-tête (header files ou fichiers.h). Il n y a pas de pointeurs, source de nombreuses difficultés et erreurs. La gestion de mémoire est automatique (Garbage Collection ou récupérateur de mémoire). Il n y a pas non plus d héritage multiple. Java est robuste, ce qui convient bien dans une optique de génie logiciel. Une façon d arriver à cette robustesse, en plus des propriétés mentionnées plus haut, est le mécanisme d exception, emprunté à Modula III, qui permet la détection, le traitement et la récupération des erreurs (par exemple les débordements d indices, les exceptions de virgule flottante, les fichiers introuvables, etc.). C est un langage concurrent (multi-thread), permettant la programmation concurrente avec des mécanismes très simples. Ce qui s avère souvent très compliqué en C++ est d une simplicité étonnante en Java. Contrairement à bien des préjugés, c est un langage performant. Sa performance rivale celle de C et de C++ lorsque compilé en code natif ou lorsqu il est interprété et qu on utilise un compilateur JIT. Sun prétend même que sa technologie Hotspot donne des performances meilleures que celle du code compilé! Un nombre impressionnant de librairies (API) sont maintenant disponibles couvrant toutes les sphères de l informatique. Certaines, telles que JDBC, permettent l interrogation de bases de données relationnelles à distance, quel que soit le SGBD utilisé. Il suffit que le serveur possède le pilote Java pour le SGBD qu il utilise. D autres gèrent les graphiques 2D et 3D, la communication, la sécurité, etc. Java supporte aussi les architectures logicielles à base de composantes grâce à un IDL compatible avec CORBA et au mécanisme de JavaBeans. Nous concluons en répétant que la connaissance de Java vous donnera un avantage concurrentiel sur le marché du travail, car de plus en plus d industries de haute technologie se tournent vers ce langage. 16
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Unité 1. Concepts de base Cette unité présente les concepts nécessaires au développement de programmes élémentaires en Java. Elle décrit la relation entre les divers types de langages de programmation ainsi que les outils logiciels utilisés dans le processus de développement. De plus, elle identifie quelques éléments clés d un programme en Java et présente les idées qui sous-tendent la programmation orientée objet en général. Finalement, elle démontre la relation entre le langage Java et le World-Wide Web, et présente les applications Java ainsi que les applets Java. Objectifs de l unité Se rafraîchir la mémoire au sujet des différents langages de programmation et pouvoir situer Java dans l'ensemble Comprendre l'environnement de développement Java et pouvoir compiler et faire exécuter une application Java et une applet Java. Pouvoir écrire des applications Java simples. Savoir utiliser les énoncés d'entrée/sortie. Se familiariser avec les types de données simples. Savoir utiliser les opérateurs arithmétiques sur des nombres entiers et sur des nombres de virgule flottante. Savoir écrire des énoncés conditionnels. Savoir utiliser les opérateurs relationnels. Comprendre la terminologie de la programmation orientée objet. Comprendre la différence entre une application et une applet. Pouvoir écrire des applets Java simples. Savoir écrire des fichiers html simples pour charger une applet dans l'appletviewer ou dans un navigateur Internet. Comprendre la différence entre une variable et une référence. Étude En guise d'introduction, vous devez lire le chapitre 1 du volume de Deitel & Deitel, surtout les sections 1.1, 1.4 à 1.9 et 1.12 à 1.14. Vous devez ensuite lire les chapitres 2 et 3. Essayez de compiler et d exécuter les exemples du volume ainsi que quelques-uns des exemples qui sont fournis avec le JDK. Ceci vous permettra de vérifier que votre installation a été effectuée correctement. Compilation d une application avec JDK Supposons que vous désirez exécuter l exemple Bienvenue4 de la page 44 du livre. Vous entrez le programme dans un éditeur comme TextPad et vous l enregistrez en format texte sous le nom Bienvenue4.java. Pour compiler cette application avec TextPad, 18
choisissez Compile Java dans le menu Tools (on peut attribuer un raccourci à cette commande, par exemple, CTRL + 1, dans le menu Configure, item Preferences, option Keyboard). Une nouvelle fenêtre apparaît pour vous indiquer le résultat de l'opération. Pour exécuter l'application avec TextPad, choisissez Run Java Application dans le menu Tools. Vous pouvez configurer les commandes du logiciel dans le menu Configure, item Preferences, option Tools). Pour compiler une application avec le JDK, vous pouvez aussi utiliser la fenêtre MS- DOS PROMPT de Windows 95/98 ou la fenêtre INVITE DE COMMANDE (COMMAND PROMPT) de Windows NT. Vous-vous rendez ensuite au répertoire où se trouve votre code source Bienvenue4.java au moyen de la commande cd et vous tapez : >javac Bienvenue4.java S il n y a pas d erreur de compilation, aucun message n apparaît. Vous observerez qu'un fichier Bienvenue4.class a été créé dans votre répertoire. Ensuite, pour exécuter votre code, vous tapez : >java Bienvenue4 Remarquez que pour compiler, il faut écrire l'extension.java, mais que pour exécuter, il ne faut pas écrire l'extension.class. Dans le cas présent, votre application sera exécutée par la machine virtuelle Java (JVM) de Sun. Avec le JDK 1.3, il s'agit d'un compilateur JIT (Just In Time Compiler) du nom de HotSpot, qui compile les byte-codes avant de lancer l exécution. Il y a un délai initial, mais une fois lancée, l application roule beaucoup plus rapidement, c est-à-dire à des vitesses comparables à celles de C ou de C++. Il est également possible de compiler une application Java en code natif, c'est-à-dire créer un fichier.exe (avec Visual Café, par exemple). On gagne en performance puisqu on n a plus le délai initial de compilation comme avec un JIT. Toutefois, le code généré n est pas portable sur d autres types de machines. Compilation d une applet Supposons maintenant que vous désirez exécuter l applet example1 dans les démos fournis avec le JDK. Rendez vous d'abord dans le répertoire C:\jdk1.3\demo\ applets\tictactoe. Il devrait normalement être déjà compilé, i.e. vous verrez un fichier example1.html, un fichier TicTacToe.class et un fichier TicTacToe.java. Sinon, vous le compilez en ouvrant TicTacToe.java et en choisissant Compile Java dans le menu Tools de TextPad, ou en écrivant javac TicTacToe.java dans la fenêtre DOS. Ensuite, une première façon de l'exécuter consiste à ouvrir le fichier example1.html avec TextPad et à utiliser la commande Run Java Applet dans le menu Tools. Une deuxième façon consiste à utiliser la commande : 19
>appletviewer example1.html La troisième consiste à ouvrir le fichier example1.html avec un navigateur supportant Java. Les navigateurs les plus répandus sont Netscape Navigator et Microsoft Internet Explorer. Vous pouvez aussi utiliser HotJava de Sun, un navigateur entièrement écrit en Java. Les trois sont disponibles gratuitement sur le Web. Les trois possèdent un JIT et peuvent exécuter vos applets de façon performante. Toutefois, Java évolue rapidement et les navigateurs ne suivent pas toujours. Au moment où ces lignes sont écrites, on en est à la version 1.3. Or les machines virtuelles des navigateurs en sont encore à la version 1.1.8! Si vous utilisez dans vos applets des classes plus récentes, telles que celles de JFC, vous ne pourrez pas les exécuter avec un navigateur, c est-à-dire vous ne pourrez pas les mettre sur une page Web. À moins d utiliser le Java Plug-in de Sun, qui force le navigateur à utiliser le machine virtuelle de votre choix (à condition que le client l'aie dans son ordinateur). Ce plug-in et sa documentation sont disponibles à l adresse : http://java.sun.com/products/plugin Une fois le plug-in installé, il faut modifier le fichier html de vos applets. Il existe à cette fin un utilitaire, permettant d effectuer automatiquement cette conversion, qui s appelle HTMLConverter. Cet utilitaire est disponible à la même adresse. Vous pouvez essayer les démos présentés à la même adresse et constater par vous-mêmes qu on peut réaliser avec ce plug-in des applets utilisant les classes de la plus récente version de Java. Pour conclure, une applet n'a généralement pas de fonction main, de sorte qu'on doit absolument l'exécuter à partir d'un navigateur ou avec la commande appletviewer. Certaines applets peuvent toutefois avoir une fonction main, auquel cas on peut également les exécuter avec la commande java. Plusieurs notions de cette unité vous sont déjà certainement familières. Remarquez toutefois la différence entre la taille d un int et celle d un long en Java par rapport aux tailles correspondantes en C/C++. Remarquez aussi l emploi du jeu de caractères Unicode, dont l ASCII est un sous-ensemble. Remarquez aussi l'utilisation de l'énoncé import qui remplace le #include de C. Remarquez l'emploi de la méthode paint de la classe Graphics à la page 86. Nous n'avons pas défini d'objet g de classe Graphics. C'est un cas de redéfinition de méthode (method overriding) que nous verrons plus en détail au chapitre 9. Vous remarquerez aussi, aux pages 50 et 99, des énoncés tels que : number1 = Integer.parseInt(firstNumber); number1 = Double.parseDouble(firstNumber); 20
On utilise les méthodes dites statiques parseint et parsedouble des classes Integer et Double respectivement. Pour de telles méthodes, il n'est pas nécessaire d'avoir créé des objets de classe Integer ou Double. Ces deux classes seront décrites à la section 9.22, à la page 443. La méthode main d'une application Java est également une méthode statique. D'autres méthodes statique sont JOptionPane.showMessageDialog à la page 45 et JOptionPane.showInputDialog à la page 47. Les méthodes statiques sont expliquées au chapitre 8 du livre. Finalement, comme travail pour l'unité 1, nous vous recommandons d effectuer les exercices présentés à la fin des chapitres 1, 2 et 3 du livre de Deitel & Deitel, en particulier les exercices de programmation 2.27, 2.32, 3.8, 3.14, 3.15 (lire attentivement la page 88 et l'exemple de la p. 94) et 3.21. Vous trouverez les solutions de ces exercices sur le site Web du cours. 21
Unité 2. Structures de contrôle Comme tous les langages de programmation, Java possède des structures spécifiques nous permettant d'implanter des algorithmes de façon structurée. Ces structures sont identiques à celles de C et de C++. On utilise également divers opérateurs pour contrôler le fonctionnement de ces structures. Ils sont, pour la plupart, identiques à ceux de C et C++. Objectifs de l unité Savoir utiliser les structures if et if / else pour choisir entre des actions. Savoir utiliser la structure répétitive while pour exécuter des énoncés à répétition. Savoir utiliser les opérateurs d'incrémentation et de décrémentation. Savoir utiliser les structures for et do / while pour exécuter des énoncés à répétition. Savoir utiliser la sélection multiple au moyen de la structure de sélection switch. Savoir utiliser les énoncés break et continue. Savoir utiliser les opérateurs logiques. Savoir créer une instance d'un objet d'une classe existante et utiliser ses méthodes. Étude Lisez les chapitre 4 et 5 du livre de Deitel & Deitel. Ici encore, plusieurs notions vous sont déjà certainement familières. Prenez note des mots réservés de Java à la page 116. Remarquez certaines différences avec le C : l'existence d'un type booléen, la possibilité de déclarer et d'initialiser des variables simultanément et n'importe où (par exemple : for (int i = 0; i < 10; i++)), l'existence de l'opérateur >>>, le fait que les caractères ont 16 bits (Unicode) et non 8, et l'existence des énoncés break et continue avec étiquette. Remarquez aussi comment on crée et utilise l'objet deuxchiffres de classe DecimalFormat à la page 132. Prenez note également des types de base de Java, présentés à la page 144. Portez attention à l'introduction des barres de défilement (scrollbars) à la page 185. Effectuez les exercices à la fin des chapitres 4 et 5, en particulier les exercices de programmation 4.9, 4.11,.4.32b, 5.9 et 5.12.. 22
Unité 3. Méthodes, tableaux et la classe Vector Dans la présente unité, nous apprenons comment définir des programmes de façon modulaire En Java, ces modules sont appelés méthodes et classes. Un programme Java est écrit en combinant de nouvelles méthodes et classes avec les méthodes et classes existantes disponibles dans l'api de Java ou dans d'autres librairies. Cette unité aborde particulièrement les méthodes. On abordera les classes à l'unité 4. Dans un deuxième temps, nous étudions comment Java manipule les tableaux. Objectifs de l unité Comprendre les méthodes mathématiques courantes disponibles dans la librairies Math de Java Savoir créer de nouvelles méthodes. Comprendre les mécanismes de passage d'information entre les méthodes. Avoir une vue d'ensemble des principales librairies ou API (Application Programming Interface) disponibles avec Java. Comprendre la génération de nombres aléatoires au moyen de la méthode random de la classe Math. S'initier aux contenants (Container) et aux agencements (Layout) ainsi qu'aux boutons et aux écouteurs d'événements (Listeners). Se familiariser avec la portée ou espace de validité (scope) des variables Java. Comprendre ce qu'est la surcharge (overloading) d'une méthode. Savoir déclarer un tableau, initialiser un tableau et référer aux éléments individuels d'un tableau. Savoir passer un tableau comme paramètre à une méthode. Se familiariser avec la classe Vector, qui gère des tableaux d'objets. Étude Lisez les chapitres 6 et 7 ainsi que la section 23.2 du livre de Deitel & Deitel. Observez l'introduction du mot clé implements à la page 223, qui indique que l'applet implémente une interface de type ActionListener. Ne confondez pas interface avec interface utilisateur graphique. Nous étudierons les interfaces plus en détail à l'unité 5. On touche ici pour la première fois au traitement d'événements. Notez comment les clics de souris sur le bouton roll sont affectés à la fonction actionperformed(actionevent e) au moyen de l'instruction jet.addactionlistener. Ces notions seront approfondies à l'unité 7. Retenez bien la notion de surcharge (overloading) de méthode et la notion de signature de méthode aux pages 243 et 244. Faites attention aux déclarations de tableaux et au passage de tableaux comme paramètres. Il y a des différences par rapport à C. Par exemple, en Java il est possible de 23
passer à une fonction un tableau à deux dimensions de taille quelconque comme dans mafonction(int [][] M); ce n'est pas possible en C où il faut spécifier le nombre de colonnes. Attention aussi aux tableaux d'objets, page 272, et aux tableaux bidimensionnels irréguliers, page 295. Finalement, la classe Vector présentée à la section 23.2 est une classe permettant de gérer des tableaux d'objets que nous utilisons souvent dans les travaux pratiques. Effectuez les exercices à la fin de ces chapitres, en particulier les exercices de programmation 6.23, 6.28, 7.18, 7.27, et 10.8. 24
Unité 4. La programmation à base d'objets Dans les chapitres précédents, nous avons vu comment les concepts qui nous étaient familiers en C sont implantés en Java. Nous avons aussi abordé les concepts de base et la terminologie de l'orientation objet. Dans la présente unité, nous approfondissons davantage l'orientation objet, qui est vraiment à la base de Java, par opposition à l'orientation action des langages procéduraux comme le C. Objectifs de l unité Comprendre l'encapsulation et le masquage des données (data hiding). Comprendre les notions d'abstraction de données et de types de données abstraits. Pouvoir créer des types de données abstraits, en particulier des classes. Pouvoir créer, utiliser et détruire des objets. Pouvoir contrôler l'accès aux variables d'instance et aux méthodes d'un objet. Comprendre l'utilisation de la référence this. Comprendre les variables de classe et les méthodes de classe. Étude Lisez le chapitre 8 du livre de Deitel & Deitel. Notez bien les propriétés des variables et des méthodes static, des variables de classe et des méthodes de classe, des variables et des méthodes final. Observez comment l'accès aux variables d'une classe peut être contrôlé au moyen des déclarations public et private. À la prochaine unité, nous rencontrerons la déclaration supplémentaire protected. Par ailleurs, un avantage important de Java par rapport à d'autres langages orientés objet est la récupération de mémoire (Garbage Collection, traduction littérale : collecte des ordures) qui libère automatiquement la mémoire occupée par un objet quand il n'est plus utilisé. On n'a pas besoin d'utiliser une fonction free() comme C ou C++, qui est une source de fuites de mémoire si on ne libère pas tous les objets. Attention à la création de packages à la page 336 et surtout à la compilation de tels packages à la page 339. Retenez la notion de composition à la section 8.11, page 355. Faites les exercices à la fin du chapitre, en particulier les exercices de programmation 8.3, 8.5, 8.8 et 8.19. 25
Unité 5. La programmation orientée objet Cette unité approfondit les notions de programmation orientée objet et souligne ses technologies clés : l'héritage et le polymorphisme. L'héritage permet la réutilisation du code par la création de nouvelles classes, basées sur des classes existantes, qui bénéficient de leurs attributs et de leur comportement. Ces nouvelles classes peuvent être bonifiées avec des capacités supplémentaires. Le polymorphisme permet à une méthode de produire des effets différents selon le type d'objet sur lequel elle agit. Objectifs de l unité Comprendre l'héritage et la réutilisabilité du logiciel. Comprendre ce qu'est une superclasse et une sous-classe. Comprendre comment le polymorphisme rend les systèmes informatiques extensibles et maintenables. Comprendre la distinction entre une classe abstraite et une classe concrète. Pouvoir créer des classes abstraites et des interfaces. Étude Lisez le chapitre 9 de Deitel & Deitel. Notez les propriétés des variables final et des méthodes final, ainsi que leur lien avec les attributs static et private. Notez l'introduction du mot clé protected. Retenez le rôle de l'expression super() et de la méthode tostring() disponible pour tout objet (dérivé de la classe Object). Observez aussi comment l'opérateur instanceof, à la page 396 permet de déterminer la classe à laquelle appartient un objet. On revient à la distinction entre héritage et composition à la section 9.8, page 402. Portez une attention particulière au polymorphisme, à la page 409, et aux exemples présentés à la section 9.15. Distinguez bien la différence entre une classa abstraite et une interface. Faites attention aux classes internes et aux classes anonymes, décrites à partir de la page 432. Faites les exercices à la fin du chapitre 9, en particulier les exercices de programmation 9.11, 9.15, 9.26, 9.28 et 9.29. 26
Unité 6. Chaînes, caractères, graphiques et Java 2D Nous abordons deux sujets dans la présente unité. Le traitement des chaînes et des caractères en Java et les graphiques avec Java 2D. Les techniques décrites ici sont appropriées pour développer des éditeurs de texte, des traitements de texte, des logiciels de mise en page, et tout autre type de logiciel de traitement du texte. D'autre part, les graphiques jouent un rôle important dans les ordinateurs modernes. Comme le veut le dicton, «une image vaut mille mots». On peut communiquer de l information plus aisément et plus rapidement au moyen de graphiques qu avec du texte et des nombres. Dans les unités précédentes, nous avons utilisé des méthodes graphiques pour dessiner des lignes, des rectangles et des chaînes de caractères. Nous n avons toutefois qu effleuré les capacités graphiques de Java. Dans la présente unité, nous abordons l utilisation de la couleur, le dessin de formes et la gestion des fontes (ou polices de caractères). Objectifs de l unité Pouvoir créer et manipuler des objets de classe String. Pouvoir créer et manipuler des objets de classe StringBuffer. Pouvoir utiliser et manipuler des objets de classe Character. Pouvoir utiliser un objet StringTokenizer pour découper une chaîne en tokens. Comprendre les contextes graphiques et les objets graphiques. Décrire la classe Graphics et ses fonctions. Comprendre et pouvoir manipuler les couleurs. Comprendre et pouvoir manipuler les fontes (ou polices de caractères). Pouvoir utiliser les méthodes de la classe Graphics2D pour dessiner des lignes, des rectangles, des ellipses, des arcs et des chemins quelconques. Pouvoir spécifier les caractéristiques Paint et Stroke des objets affichés avec Graphics2D. Étude Lisez les chapitres 10 et 11 de Deitel & Deitel. Au chapitre 10, remarquez l'utilisation de la méthode equals pour comparer deux chaînes. Vous pouvez laisser tomber la section 10.6 sur le hashcode. Notez bien les différences entre la classe String et la classe StringBuffer. Pour vous convaincre des possibilités étonnantes de Java2D, faites fonctionner Java2DemoApplet dans les démos fournis avec le JDK 1.2 ou le JDK 1.3. Ensuite, pour bien comprendre les exemples du chapitre 11, il faut voir l'image couleur produite, mais les illustrations du livre sont monochromes. Nous vous recommandons donc de les 27
compiler et les exécuter. Vous trouverez les fichiers sources sur le CD fourni avec le livre. Examinez bien l'exemple 11.22, pour voir comment on peut créer une texture avec un objet TexturePaint opérant sur un objet BufferedImage (pages 543, 544). Les objets de la classe GeneralPath (page 545) offrent aussi des possibilités intéressantes. Faites les exercices à la fin des chapitres 10 et 11, en particulier les exercices de programmation 10.7, 10.8, 10.12, 11. 9, 11.10, 11.11, et 11.18 28
Unité 7. L'interface utilisateur graphique 1 L'interface utilisateur graphique est un aspect important de tout logiciel moderne. En dotant diverses applications d'un ensemble consistant et intuitif de composantes d'interface utilisateur graphique, on permet à l'utilisateur de passer moins de temps à essayer de retenir quelles commandes de clavier utiliser pour obtenir un résultat donné, et à passer plus de temps à utiliser le programme de façon productive. Objectifs de l unité Comprendre les principes de conception d'interfaces utilisateur graphiques. Pouvoir construire des interfaces utilisateur graphiques. Comprendre les packages contenant les composants de l'interface utilisateur graphique et les classes et interfaces de traitement des événements. Pouvoir utiliser et manipuler des boutons, des étiquettes, des listes, des champs de texte et des Panels. Comprendre les événements de souris et de clavier. Comprendre et pouvoir utiliser les gestionnaires de tracé (layout managers). Étude Lisez le chapitre 12 de Deitel & Deitel. Pour avoir une idée des éléments d'interface utilisateur graphique disponibles avec JFC (Java Foundation Classes) ou Swing, compilez et faites exécuter le démo «SwingSet2» fourni avec le JDK 1.2. Notez encore une fois, à la page 567, l'utilisation d'une classe interne pour traiter les événements, i.e. pour implémenter les écouteurs (listeners). Il n'est pas indispensable de procéder de cette façon. On pourrait également créer une classe publique. Faites les exercices à la fin du chapitre 12, en particulier les exercices de programmation 12.8, 12.14, 12.19, et 12.27. 29
Unité 8. L'interface utilisateur graphique 2 Avec Java2 et Swing ou JFC, on passe de l'interface un peu primitive de java.awt à des interfaces plus polies, comparables aux interfaces de logiciels commerciaux. Objectifs de l unité Pouvoir créer et manipuler des zones de texte, des curseurs coulissants, des menus, des menus locaux (popup) et des fenêtres. Pouvoir créer des objets JPanel sur mesure. Pouvoir créer un programme qui peut fonctionner comme applet aussi bien que comme application. Pouvoir changer l'aspect d'interface (look-and-feel) d'une interface utilisateur graphique au moyen de PLAF. Pouvoir utiliser les gestionnaires de tracé avancés. Étude Lisez le chapitre 13 de Deitel & Deitel. Étudiez bien les sections 13.3 et 13.4 qui traitent des JPanels sur mesure avec paintcomponent(). Cette méthode vous assure un affichage correct de vos composantes graphiques. Le sujet le plus difficile de ce chapitre est sans doute le Gridbag Layout. Nous vous recommandons donc d'expérimenter, après avoir lu les sections 13.15 et 13.16, avec les générateurs d'interfaces utilisateur graphiques de JBuilder 3 ou de NetBeans (Forte for Java), qui se trouvent tous les deux sur le CD fourni avec le livre. Faites les exercices à la fin du chapitre 13, en particulier les exercices de programmation 13.7 et 13.9, ainsi que 13.13. 30