Semestr zimowy w roku akademickim 2010/11

Java to współczesny obiektowy język programowania stworzony przez Jamesa Goslinga z firmy Sun Microsystems. Od momentu powstania w połowie lat 90-tych XX wieku przeżył on dynamiczny rozwój a zainteresowanie nim stale rośnie. Język Java przyciągnął do dziś prawie 7 milionów programistów. Znajduje zastosowanie w każdej ważniejszej gałęzi przemysłu informatycznego i jest obecny w różnego rodzaju urządzeniach, komputerach i sieciach. Popularność Javy wynika przede wszystkim z przenośności programów i niezależności od konkretnej platwormy sprzętowej, a co za tym idzie, ma zastosowanie w Internecie oraz ogólnie w aplikacjach sieciowych. Jego podstawowe koncepcje zostały przejęte z języka Smalltalk (maszyna wirtualna, odśmiecanie pamięci) oraz z języka C++ (znaczna część składni i słów kluczowych).

Celem tych zajęć jest nauczenie Was programowania w języku Java oraz zapoznanie z podstawowymi technologiami wykorzystywanymi we współczesnym programowaniu w Javie.

Wymagane przygotowanie

• Umiejętność programowania w języku C/C++ (podstawowe konstrukcje językowe i obiekty na elementarnym poziomie).
• Znajomość podstawowych struktur danych (tablice, listy, drzewa, grafy).

Literatura

Literatura papierowa polskojęzyczna:

• Ken Arnold, James Gosling: Java. WNT, Warszawa 1999.
• Krzysztof Barteczko: Java. Od podstaw do technologii. Tom 1 i 2. Wydawnictwo MIKOM, Warszawa 2004.
• Herbert Schildt: Java. Kompendium programisty. Wydawnictwo HELION, Gliwice 2005.
• Bruce Eckel: Thinking in Java. Wydanie 4. Edycja polska. Wydawnictwo HELION, Gliwice 2006.

Literatura papierowa anglojęzyczna:

• Ken Arnold, James Gosling, David Holmes: The Java Programming Language. Fourth Edition. Prentice Hall PTR, 2005.
• James Gosling, Bill Joy, Guy Steele, Gilad Bracha: The Java Language Specification. Third Edition. Prentice Hall PTR, 2005.
• Tim Lindholm, Frank Yellin: The Java Virtual Machine Specification. Second Edition. Prentice Hall PTR, 1999.

Literatura elektroniczna anglojęzyczna:

• Java SE 6 Documentation
• Java SE 6 API Specifications
• The Java Tutorials

Terminarz

• wykład: środa 8-10 s.25 (Paweł Rzechonek)
• laboratorium:
  wtorek 8-10 s.107 (Marek Szykuła)
  środa 10-12 s.137 (Paweł Rzechonek)
  czwartek 12-14 s.108 (Łukasz Piwowar)
  czwartek 16-18 s.107 (Marcin Skórzewski)

Laboratorium

Zasady zaliczenia przedmiotu

Ogólnie:

W semestrze będzie opublikowanych (na tej stronie) kilkanaście prostych zadań do zaprogramowania. Za każde poprawnie zaprogramowane zadanie i oddane w terminie można będzie dostać do 10 punktów (chociaż zadania będą różnej trudności).

Terminy:

Zadania do zaprogramowania będą ogłaszane w tygodniu poprzedzającym termin ich realizacji. Zadania należy oddawać w wyznaczonym terminie. Spóźnienia nie będą tolerowane, za wyjątkiem uzasadnionych sytuacji życiowych: choroba potwierdzona zwolnieniem lekarskim, wezwanie do Sądu, itp.

Prezentacje:

Programy należy prezentować osobiście w czasie pracowni (proszę nie wysyłać programów pocztą elektroniczną, ani nie przekazywać ich poprzez kolegów czy koleżanki). W trakcie prezentacji programu trzeba się liczyć z pytamiami dotyczącymi zadania: metoda rozwiązania, zastosowane konstrukcje językowe, wykorzystane technologie, itp.

Oceny:

Aby zaliczyć laboratorium na ocenę dostateczną trzeba do końca semestru zdobyć 50% z wszystkich możliwych do uzyskania punktów; na ocenę bardzo dobrą trzeba będzie zgromadzić 90% punktów; oceny pośrednie pozostją w liniowej zależności od przedstawionych wymagań granicznych.

Lista zadań laboratoryjnych

1. 12-14.10.2010: liczby naturalne w postaci słownej (pdf)
2. 19-21.10.2010: wzór dwumianowy Newtona (pdf)
3. 26-28.10.2010: drzewa obliczeń (pdf)
4. 3/4/9.11.2010: drzewa binarnych poszukiwań (pdf)
5. 10/16/18.11.2010: kalkulator ONP (pdf)
6. 23-25.11.2010: rysunek (pdf)
7. 30.11-2.12.2010: kółko i krzyżyk (pdf)
8. 7-9.12.2010: kalendarz (pdf)
9. 14-16.12.2010: nawigator po systemie plików (pdf)
10. 4/5/13.01.2011: skrzyżowanie (pdf)
11. 11/12/20.01.2011: lista cykliczna (pdf)
12. 18/19/27.01.2011: album (pdf)

Ranking

• grupa LPi (html)
• grupa MSq (google docs)
• grupa MSz (html)
• grupa PRz (html)

Wykład

Materiał omawiany na wykładach

Spis wykładów:

1: język Java	2: klasy i obiekty	3: dziedziczenie i polimorfizm
4: interfejsy	5: wyjątki	6: AWT i zdarzenia
7: Swing - komponenty GUI	8: Swing - architektura okien	9: Swing - architektura MVC
10: strumienie	11: wątki	12: wyliczenia
13: typy sparametryzowane	14: aplety	15: serwlety

6.10.2010 (język Java)

Koncepcja Javy:

• historia Javy;
• podstawowe cechy języka programowania Java (obiekty, odśmiecanie);
• technologia Javy;
• wirtualna maszyna Javy;
• biblioteki standardowe Javy.

Składnia języka Java:

• pierwszy program w Javie;
• kompilowanie (program javac) i uruchamianie (program java) programów w javie;
• komentarze;
• typy pierwotne i referencyjne;
• zmienne, zasięg zmiennych;
• literały;
• stałe;
• tworzenie obiektów (operator new) i ich usuwanie (garbage-collector);
• operatory, wyrażenia i instrukcje sterujące;
• napisy (klasa String);
• tablice, tablice wielowymiarowe;
• standardowe wejście/wyjście;
• parametry wywołania programu.

Przykładowe programy:

PierwszyProgram.java

PolskieZnakiISO88592.java

ArgumentyProgramu.java

NapisDoLiczby.java

TrojkatnaTablica.java

13.10.2010 (klasy i obiekty)

Klasy i obiekty:

• klasa jako nowy typ danych;
• definicjowanie włanych klas;
• składowe klasy: pola i metody;
• referencja this;
• pola definiują stan obiektu;
• inicjalizacja pól instancyjnych, instancyjny blok inicjalizacyjny;
• metody definiują funkcjonalność obiektu;
• metody ze zmienną liczbą argumentów;
• konstruktory, konstruktor domyślny;
• wywołanie konstruktora wewnątrz innego konstruktora (konstrukcja this);
• przeciążanie nazw konstruktorów i metod;
• pola finalne (deklarator final) i ich inicjalizacja;
• tworzenie obiektów za pomocą operatora new;
• odzyskiwanie pamięci przez garbage-collector, metoda finalize();
• kontrola dostępu do składowych (deklaratory public, private, protected i widoczność pakietowa);
• składowe statyczne (deklarator static);
• inicjalizacja pól statycznych, statyczny blok inicjalizacyjny;
• ograniczenia metod staycznych.

Przykładowy program:

Punkt2D.java

20.10.2010 (dziedziczenie i polimorfizm)

Dziedziczenie:

• deklaracja dziedziczenia;
• inicjalizacja obiektu i konstruktory w klasie pochodnej;
• inicjalizacja części odziedziczonej (konstrukcja super);
• dodawanie nowych pól i metod;
• przesłanianie pól;
• nadpisywanie metod;
• hierarchia dziedziczenia i klasa Object;
• upublicznianie składowych;
• wywoływanie starych metod z nadklasy (konstrukcja super);
• rzutowanie i operator instanceof.

Polimorfizm:

• referencje do obiektów danej klasy może wskazywać na obiekt dowolnej klasy pochodnej;
• polimorficzne wywoływanie metod;
• klasy i metody abstrakcyjne (modyfikator abstract);
• klasy i metody końcowe (modyfikator final).

27.10.2010 (interfejsy)

Pakiety:

• definiowanie własnych pakietów;
• importowanie całych pakietów, pojedynczych klas z pakietu i składowych statycznych z wybranej klasy;
• parametr -classpath przy kompilacji i przy uruchamianiu programów;
• pakiety standardowe.

Interfejsy:

• rola interfejsów w programowaniu obiektowym;
• definiowanie interfejsów;
• domyślne modyfikatory pól i metod w interfejsach;
• rozszerzanie interfejsów;
• zastosowania interfejsów;
• adaptery;
• interfejs Cloneable i klonowanie obiektów.

Klasy wewnętrzne:

• definiowanie statycznych klas zagnieżdżonych;
• definiowanie klas wewnętrznych;
• dostęp do klasy zewnętrznej poprzez .this;
• tworzenie obiektów klas wewnętrznych poprzez .new;
• lokalne klasy wewnętrzne;
• anonimowe klasy wewnętrzne.

3.11.2010 (wyjątki)

Wyjątki:

• czym są wyjątki i jak się ich używa (podział kodu na procedury obliczeniowe i sterujące);
• hierarchia klas wyjątków (klasa Throwable);
• wyjątki kontrolowane i niekontrolowane (klasy Error i RuntimeException);
• nieprzechwycone wyjątki;
• zgłaszanie wyjątków - instrukcja throw;
• klauzula throws i jej postać w przypadku nadpisywania;
• wychwytywanie wyjątków - instrukcja try-catch;
• klauzula finally i jej wykonanie;
• deklarowanie własnych klas wyjątków;
• stos wywołań wyjątków.

Asercje:

• czym są asercje i jak się ich używa (niezmienniki w programie);
• instrukcja assert;
• sterowanie programem za pomocą asercji (wyjątek AssertionError);
• włączanie i wyłączanie asercji (domyślnie asercje są wyłączone).

10.11.2010 (AWT i zdarzenia)

Komponenty AWT:

• hierarchia klas komponentów AWT;
• komponenty proste i kontenery;
• okna Frame i ich właściwości;
• okna dialogowe Dialog i modalność;
• menadżery rozkładu komponentów w kontenerach.

Grafika:

• obiekt Canvas jako płaszczyzna do rysowania;
• robot graficzny Graphics;
• kolory (klasa Color);
• czcionki (klasa Font);
• kreślenie napisów i prostych figur.

Obsługa zdarzeń:

• model obsługi zdarzeń oparty na delegatach;
• klasy zdarzeń;
• źródła zdarzeń;
• interfejsy do nasłuchu zdarzeń;
• definiowanie delegatów do odbioru zdarzeń;
• adaptery zdarzeń.

Przykładowe programy:

TestFrame1.java

TestFrame2.java

TestFrame3.java

TestPanel.java

TestCanvas.java

TestActionEvent.java

TestLayoutFlowLayout.java

TestLayoutBorderLayout.java

TestLayoutGridLayout.java

TestLayoutNull.java

17.11.2010 (Swing - komponenty GUI)

Architektura komponentów GUI w Swingu:

• hierarchia klas komponentów Swing;
• komponenty lekkie i ciężkie w Swingu;
• komponenty wewnętrzne (lekkie);
• okna (komponenty ciężkie);

Podstawowe komponenty Swing:

• przegląd podstawowych komponentów GUI;
• szablon aplikacji;
• grafika w Swingu;
• menu, menu kontekstowe, mnemoniki, akceleratory;
• dialogi i klasa JOptionPane.

24.11.2010 (Swing - architektura okien)

Okna w Swingu:

• architektura okien w Swingu;
• warstwy;
• szyba;
• okna wewnętrzne JInternalFrame;
• wygląd komponentów (obiekty LookAndFeel).

Specjalizowane komponenty Swing:

• panel dzielony JSplitPane;
• panel z zakładkami JTabbedPane;
• panel przewijalny JScrollPane;
• pasek narzędzi JToolBar.

1.12.2010 (Swing - architektura MVC)

MVC:

• idea MVC - oddzielenie danych od ich prezentacji;
• MVC w Swingu;
• szczegóły MVC na przykładzie JList:
  • model danych ListModel,
  • model GUI ListSelectionModel,
  • komunikacja model-widok w AbstractListModel,
  • kreślarz w liście ListCellRenderer.

Zaawansowane komponenty Swing:

• lista JList;
• drzewo JTree;
• tabela JTable.

Komentarze dokumentacyjne:

• umieszczanie komentarzy dokumentacyjnych w programie;
• tagi w komentarzach dokumentacyjnych;
• generowanie dokumentacji (program javadoc).

Przykładowy program:

Totolotek.java

8.12.2010 (strumienie)

Strumienie:

• pojęcie strumienia;
• strumienie do czytania i pisania;
• strumienie na bajtowe i znakowe;
• strumienie przedmiotowe (źródło i odbiornik danych);
• strumienie przetwarzające i filtrujące;
• strumienie binarne;
• kodowanie;
• kompresja;
• serializacja (interfejs Serializable).

Pliki:

• obiekty plikowe (klasa File).

15.12.2010 (wątki)

Wątki:

• pojęcie procesu i wątków w procesie;
• tworzenie wątków w javie, ich uruchamianie i kończenie;
• przerywanie działania wątku (metoda interrupt());
• cykl życia wątku;
• synchronizacja wątków (metody i bloki synchronizowane);
• pola z deklaratorem volatile;
• koordynacja wątków (metody wait(), notify() i notifyAll());
• wymuszanie pracy innych wątków (metody yield() i join());
• wątki demony;
• priorytety wątków.

22.12.2010 (wyliczenia)

Wyliczenia:

• definiowanie prostych wyliczeń;
• typy wyliczeniowe jako klasy dziedziczące po Enum;
• stałe wyliczeniowe i ich nazwy;
• import statyczny w przypadku wyliczeń;
• porównywanie wyliczeń, typ wyliczeniowy w instrukcji if;
• identyfikacja wyliczeń, typ wyliczeniowy w instrukcji switch;
• metody statyczne values() i valueOf();
• dodawanie pól, metod i konstruktorów w wyliczeniach.

Typy otoczkowe:

• klasy opakowujące typu pierwotne;
• automatyczne otaczanie wartości pierwotnych;
• automatyczne rozpakowywanie w wyrażeniach.

Refleksja:

• klasa Class;
• literały klasowe;
• dynamiczne ładowanie klas;
• pojęcie refleksji;
• pozyskanie informacji o klasie w trakcie wykonania programu;
• działania na składowych w obiekcie z wykorzystaniem refleksji.

5.01.2011 (typy sparametryzowane)

Typy sparametryzowane:

• zastosowanie parametyzacji;
• parametryzacja klas;
• typy parametryczne;
• parametry ograniczone;
• parametry wieloznaczne;
• implementacja parametyzacji w Javie - mechanizm znoszenia;
• parametryzacja metod;
• parametryzacja interfejsów;
• parametryzacja podczas dziedziczenia;
• typy surowe;
• ograniczenia dla typów sparametryzowanych.

12.01.2011 (aplety)

Kolekcje standardowe:

• pojęcie kolekcji;
• kolekcje Vector i Properties;
• dynamiczne zbiory danych i interfejs Collection<T>;
• dynamiczne zbiory asocjacyjne par klucz-wartość i interfejs Map<K,V>;
• implementacje kolekcji;
• iteratory i interfejs Iterator<E>;
• przeglądanie i modyfikowanie kolekcji za pomocą iteratorów;
• algorytmy zawarte w klasie Collections.

Aplety:

• aplet - program na stronie html działający u klienta w przeglądarce;
• definiowanie apletu (klasa Applet i JApplet);
• cykl życia apletu;
• osadzanie apletu w dokumencie html;
• umieszczanie apletu na sewerze www;
• przekazywanie parametrów do apletu;
• ograniczenia apletów;
• uruchamianie apletów za pomocą programu appletviewer;
• program jar do pakowania klas, apletów oraz innych zasobów.

19.01.2011 (serwlety)

Metadane:

• metadane - notatki w programie;
• definicja notatki @interface i jej użycie;
• strategia zachowania notatek @Retention;
• określenie typu deklaracji związanej z notatką @Target;
• notatki z wartościami domyślnymi składowych;
• notatki z jedną składową i notatki znacznikowe;
• czytanie notatek w czasie działania programu;
• notatki wbudowane.

Servlety:

• serwlet - program generujący dokument html działający po stronie serwera www;
• definiowanie serwletu (interfejs Servlet);
• cykl życia serwletu;
• serwer aplikacji w środowisku Apache Tomcat;
• umieszczanie serwletu na sewerze;
• konfigurowanie serwera aplikacji (plik web.xml);
• generowanie dokumentu odpowiedzi przez serwlet.

Instytut Informatyki