Слайд 1Лексика языка Java
© Составление, Будаев Д.С, Гаврилов А.В., 2013
Лекция 2
УНЦ
«Инфоком»
Самара
2013
Слайд 2План лекции
Структура исходного кода и его элементы
Типы данных
Описание классов
Общая структура
Поля
Методы
Конструкторы
Блоки
инициализации
Точка входа программы
Слайд 3Кодировка
Java спроектирована быть многоязыковой
Java ориентирована на Unicode
Первые 128 символов почти
идентичны набору ASCII
Символы Unicode задаются двухбайтными последовательностями:
\u0000, \uFFff, \u0410, \u044F
Java
чувствителен к регистру!
Слайд 4Исходный код
Исходный код разделяется на:
Пробелы – разделяют текст на лексемы
ASCII-символ
SP, \u0020, дес. код 32, пробел классический
ASCII-символ HT, \u0009, дес.
код 9, горизонтальный таб
ASCII-символ FF, \u000c, дес. код 12, перевод страницы
ASCII-символ LF, \u000a , дес. код 10, символ новой строки
ASCII-символ CR, \u000d, дес. код 13, возврат каретки
Комментарии
Лексемы
Слайд 5Исходный код
double a = 1, b = 1, c =
6;
double D = b * b - 4 * a
* c;
if (D >= 0) {
double x1 = (-b + Math.sqrt (D)) / (2 * a);
double x2 = (-b - Math.sqrt (D)) / (2 * a);
}
double a=1,b=1,c=6;double D=b*b-4*a*c;if(D>=0)
{double x1=(-b+Math.sqrt(D))/(2*a);double
x2=(-b-Math.sqrt(D))/(2*a);}
Слайд 6Лексемы
Идентификаторы
Служебные (ключевые) слова
class, public, const, goto
Литералы
Разделители
{ } [ ] (
) ; . ,
Операторы
= > < ! ? : ==
&& ||
Слайд 7Идентификаторы
Имена, задаваемые элементам языка для упрощения доступа к ним
Можно записывать
символами Unicode
Состоят из букв и цифр, знаков _ и $
Не
допускают совпадения со служебными словами, литералами true, false, null
Длина имени не ограничена
Слайд 8Служебные (ключевые) слова
abstract double int strictfp
boolean else interface super
break extends long switch
byte final native synchronized
case finally new this
сatch float package throw
char for private throws
class goto protected transient
const if public try
continue implements return void
default import short volatile
do instanceof static while
Слайд 9Типы данных
Ссылочные
Предназначены для работы с объектами
Переменные содержат ссылки на объекты
Ссылка
– это не указатель!
Тип переменной определяет контракт доступа к объекту
Примитивные
(простые)
Предназначены для работы со значениями естественных, простых типов
Переменные содержат непосредственно значения
Слайд 10Ссылочные типы
К ссылочным типам относятся типы классов (в т.ч. массивов)
и интерфейсов
Переменная ссылочного типа способна содержать ссылку на объект, относящийся
к этому типу
Ссылочный литерал
null
Слайд 11Примитивные типы
Булевский (логический) тип
boolean – допускает хранение значений true или
false
Целочисленные типы
char – 16-битовый символ Unicode
byte – 8-битовое целое число
со знаком
short – 16-битовое целое число со знаком
int – 32-битовое целое число со знаком
long – 64-битовое целое число со знаком
Вещественные типы
float – 32-битовое число с плавающей точкой (IEEE 754-1985)
double – 64-битовое число с плавающей точкой (IEEE 754-1985)
Слайд 12Литералы
Булевы
true false
Символьные
'a' '\n' '\\' '\377' '\u0064'
Целочисленные
29 035 0x1D 0X1d 0xffffL
По
умолчанию имеют тип int
Числовые с плавающей запятой
1. .1 1e1 1e-4D
1e+5f
По умолчанию имеют тип double
Строковые
"Это строковый литерал" ""
Слайд 13Целочисленные литералы
десятичный вид
цифры 0-9
восьмеричный
префикс 0, цифры 0-7
шестнадцатеричный вид
префикс
0x или 0X, цифры 0-9, буквы A-F
1000000L 123l -200
0777777L 00L -0100L
0X7fffFL 0xC0B0L 0xCafe
Слайд 14Дробные литералы
целая часть;
десятичная точка (ASCII -символ точка);
дробная часть;
порядок (ASCII -буква E в произвольном регистре
и целое число с опциональным + или - )
окончание-указатель типа
7.2 5.25D 4.
8. 3.14F .2
.9 .7f 3e3
7e-10 5d 5f
Слайд 15Символьные литералы
один символ из набора Unicode в одиночных кавычках (апострофах)
допускается специальная
запись для описания символа через его код
Есть поддержка ввода символа
через восьмеричный код (совместимости с С)
'a' '\u0041' '\n'
' ' '\u0410' '\r'
'M' '\u0391' '\\'
Слайд 16Символьные литералы
\b \u0008 backspace BS – забой
\t \u0009 horizontal tab
HT – табуляция
\n \u000a linefeed LF – конец строки
\f \u000c
form feed FF – конец страницы
\r \u000d carriage return CR – возврат каретки
\" \u0022 double quote " – двойная кавычка
\' \u0027 single quote ' – одинарная кавычка
\\ \u005c backslash \ – обратная косая черта
\16-тиричный код символа, от \u0000 до \u00ff
Для записи специальных символов используются обозначения
Слайд 17Строковые литералы
состоят из набора символов и записываются в двойных кавычках
длина
литерала может быть нулевой или сколь угодно большой
каждый строковый литерал является экземпляром
класса String
для создания литерала из нескольких строк используются символы \n и/или \r, либо оператор конкатенации строк +
Слайд 18Строковые литералы
Примеры строковых литералов
"" // литерал нулевой длины
"\"" //литерал,
состоящий из одного символа "
"а это?" //простой строковый литерал
"Hello, world!\r\nHello!" //литерал
из 2-х строк
"Длинный текст " +
"с переносом" //выражение из 2-х литералов
Слайд 19Описание класса
Класс может содержать:
поля,
методы,
вложенные классы и интерфейсы.
class Body {
public
long idNum;
public String name;
public Body orbits;
public static
long nextID = 0;
}
Слайд 20Модификаторы объявления класса
public
Признак общедоступности класса
abstract
Признак абстрактности класса
final
Завершенность класса (класс не
допускает наследования)
strictfp
Повышенные требования к операциям с плавающей точкой
Слайд 21Поля класса
Объявление поля:
[модификаторы] { [= ]};
double sum =
2.5 + 3.7;
public double val = sum + 2 *
Math.sqrt(2);
Если поле класса явно не инициализируются, ему присваивается значение по умолчанию его типа (0, false или null)
Слайд 22Поля класса
Модификаторы полей:
модификаторы доступа
static
поле статично (принадлежит контексту класса)
final
поле
не может изменять свое значение после инициализации
transient
поле не сериализуется (влияет
только на механизмы сериализации)
volatile
усиливает требования к работе с полем в многопоточных программах
Слайд 23Методы
Объявление метода:
[модификаторы] [throws исключения] {}
class Primes {
static
int nextPrime(int current) {
метода>
}
}
Слайд 24Модификаторы методов
Модификаторы доступа
abstract
абстрактность метода (тело при этом не описывается)
static
статичность метода
(метод принадлежит контексту класса)
final
завершенность метода (метод не может быть переопределен
при наследовании)
Слайд 25Модификаторы методов
synchronized
синхронизированность метода (особенности вызова метода в многопоточных приложениях)
native
«нативность» метода
(тело метода не описывается, при вызове вызывается метод из native-библиотеки)
strictfp
повышенные
требования к операциям с плавающей точкой
Слайд 26Особенности методов
Для нестатических методов вызов через ссылку на объект или
в контексте объекта
reference.method();
methodReturningReference().method();
Для статических методов вызов через имя типа, через
ссылку на объект или в контексте класса
ClassName.staticMethod();
reference.staticMethod();
staticMethodReturningReference().method();
Наличие круглых скобок при вызове обязательно, т.к. они являются оператором вызова метода
Слайд 27Особенности методов
На время выполнения метода управление передается в тело метода
Возвращается
одно значение простого или объектного типа
return someValue;
Аргументы передаются по значению,
т.е. значения параметров копируются в стек:
для примитивных типов копируются сами значения
для ссылочных типов копируется значение ссылки
Перегруженными являются методы с одинаковыми именами и различными сигнатурами
Слайд 28Создание ссылки и создание объекта – различные операции
Используется оператор new,
он возвращает ссылку на объект
После оператора указывается имя конструктора
и его параметры
Создание объектов
Body sun;
sun = new Body();
sun.idNum = Body.nextID++;
sun.name = "Sun";
sun.orbits = null;
Body earth = new Body();
earth.idNum = Body.nextID++;
earth.name = "Earth";
earth.orbits = sun;
Слайд 29Конструкторы
Память для объекта выделяет оператор new
Конструкторы предназначены для формирования начального
состояния объекта
Правила написания конструктора сходны с правилами написания методов
Имя конструктора
совпадает с именем класса
Слайд 30Конструкторы
Для конструкторов разрешено использование только модификаторов доступа
При написании конструктор не
имеет возвращаемого типа
Оператор возврата return прекращает выполнение текущего конструктора
Конструкторы могут
быть перегружены
Конструкторы могут вызывать друг друга с помощью ключевого слова this() в первой строке конструктора
Слайд 31Конструкторы
Если в классе явно не описан ни один конструктор, автоматически
создается т.н. конструктор по умолчанию, не имеющий параметров
Если в классе
описан хотя бы один конструктор, то автоматически конструктор по умолчанию не создается
Также конструктором по умолчанию называют конструктор, не имеющий параметров
Слайд 32class Body {
public long idNum;
public String name =
"No Name";
public Body orbits = null;
private static long
nextID = 0;
Body() {
idNum = nextID++;
}
Body(String name, Body orbits) {
this();
this.name = name;
this.orbits = orbits;
}
}
Конструкторы
Слайд 33Деструкторы?
В ряде языков деструкторы выполняют действия, обратные действию конструкторов: освобождают
память, занимаемую объектом, и «деинициализируют» объект (освобождают ресурсы, очищают связи,
изменяют состояние связанных объектов)
Если после вызова деструктора где-то осталась ссылка (указатель) на объект, ее использование приведет к возникновению ошибки
В Java деструкторов нет, вместо них применяется механизм автоматической сборки мусора
Слайд 34Автоматическая сборка мусора
В случае нехватки памяти для создания очередного объекта
виртуальная машина находит недостижимые объекты и удаляет их
Процесс сборки
мусора можно инициировать принудительно
Для явного удаления объекта следует утратить все ссылки на этот объект и инициировать сбор мусора
Взаимодействие со сборщиком осуществляется через системные классы java.lang.System и java.lang.Runtime
Слайд 35Модификаторы доступа
private
Доступ только в контексте класса
(package, default, none)
Доступ для самого
класса и классов в том же пакете
protected
Доступ в пределах самого
класса, классов-наследников
и классов пакета
public
Доступ есть всегда, когда доступен сам класс
Слайд 36Блоки инициализации
Если некоторые действия по инициализации должны выполняться в любом
варианте создания объекта, удобнее использовать блоки инициализации
Тело блока инициализации заключается
в фигурные скобки и располагается на одном уровне с полями и методами
При создании объекта сначала выполняются инициализирующие выражения полей и блоки инициализации (в порядке их описания в теле класса), а потом тело конструктора
Слайд 37Блоки инициализации
class Body {
public long idNum;
public String name
= "No Name";
public Body orbits = null;
private static
long nextID = 0;
{
idNum = nextID++;
}
Body(String name, Body orbits) {
this.name = name;
this.orbits = orbits;
}
}
Слайд 39Понятие о пакетах
Способ логической группировки классов
Комплект ПО, который можно распространять
независимо и применять вместе с другими пакетами
Членами пакетов являются:
классы,
интерфейсы,
вложенные пакеты,
дополнительные
файлы ресурсов
Слайд 40Функциональность пакетов
Позволяют группировать взаимосвязанные классы и интерфейсы в единое целое
Способствуют
созданию пространств имен, позволяющих избежать конфликтов идентификаторов, относящихся к разным
типам
Обеспечивают дополнительные средства защиты элементов кода
Образуют иерархическую систему
Слайд 41Способы реализации
и доступ к пакетам
Пакеты могут быть реализованы:
в виде
структуры каталогов с файлами классов,
в виде jar-архива.
Путь к используемым пакетам
указывается:
непосредственно при запуске JVM,
через переменную окружения CLASSPATH
(по умолчанию CLASSPATH="").
Слайд 42Понятие имени
Имена задаются посредством идентификаторов, указывают на компоненты программы
Пространства имен
пакеты
типы
поля
методы
локальные
переменные и параметры
метки
Имена бывают
составные (java.lang.Double)
и простые (Double)
Слайд 43Душераздирающий,
но корректный код
Пример зависимости имени от контекста
package Reuse;
class Reuse
{
Reuse Reuse (Reuse Reuse) {
Reuse:
for(;;)
{
if (Reuse.Reuse(Reuse) == Reuse)
break Reuse;
}
return Reuse;
}
}
Слайд 44Понятие модуля компиляции
Модуль компиляции хранится в .java файле и является
единичной порцией входных данных для компилятора.
Состоит из:
объявления пакета
package mypackage;
выражений
импортирования
import java.net.Socket;
import java.io.*;
объявлений верхнего уровня – классов и интерфейсов
Слайд 45Объявление пакета
Первое выражение в модуле компиляции (например, для файла java/lang/Object.java)
package
java.lang;
При отсутствии объявления пакета модуль компиляции принадлежит безымянному пакету (не
имеет вложенных пакетов)
Пакет доступен, если доступен модуль компиляции с объявлением пакета
Слайд 46Объявление пакета
Если файл модуля компиляции доступен JVM, то пакеты также
доступны
Если пакет доступен, то область его видимости – все модули
компиляции
ограничений на доступ к пакетам нет
пакеты java.lang и java.io доступны всегда
package space.stars;
class Sun {
...
}
Слайд 47Выражения импорта
Доступ к типу из данного пакета – по простому
имени типа
Доступ к типу из других пакетов – по составному
имени пакета и имени типа
сложности при многократном использовании
import-выражения упрощают доступ
импорт одного типа (import java.net.URL;)
импорт пакета с типами (import java.net.*;)
Слайд 48Выражения импорта
Попытка импорта пакета, недоступного на момент компиляции, вызовет ошибку
Дублирование
импорта игнорируется
Нельзя импортировать вложенный пакет
import java.net; //ошибка компиляции
При импорте типов
пакета вложенные пакеты не импортируются!
Слайд 49Выражения импорта
Алгоритм компилятора при анализе типов:
выражения, импортирующие типы
другие объявленные типы
выражения,
импортирующие пакеты
Если тип импортирован явно невозможны:
объявление нового типа с таким
же именем
доступ по простому имени к одноименному типу в текущем пакете
Слайд 50Выражения импорта
Импорт пакета не мешает объявлять новые типы или обращаться
к имеющимся типам текущего пакета по простым именам
поиск типа сначала в
текущем пакете
Импорт конкретных типов дает возможность при прочтении кода сразу понять, какие внешние типы используются
но эти типы могут и не использоваться
Слайд 51Объявление верхнего уровня
Область видимости типа – пакет
Доступ к типу извне
его пакета
по составному имени
через выражения импорта
Разграничение (модификаторы) доступа
package first;
class
MyFirstClass {
}
interface MyFirstInterface {
}
Слайд 52Объявление верхнего уровня
В модуле компиляции может быть максимум один public тип
Имя типа
и имя файла должны совпадать
Другие не-public типы модуля должны использоваться
только внутри этого модуля
Как правило, один модуль компиляции содержит один тип
Слайд 53Правила именования
Пакеты
java.lang
javax.swing
ru.ssau.infokom
com.sun.xml.internal.ws.protocol.xml
Типы
Student
Cloneable
Serializable
ArrayIndexOutOfBoundException
Поля
value
enabled
distanceFromShop
Слайд 54Правила именования
Методы
getValue(), setValue(…)
isEnabled(…)
length()
toString()
Поля-константы
PI
SIZE_MIN, SIZE_MAX, SIZE_DEF
Локальные переменные
byte b; char c; int
i,j,k; long l; double d;
Object o; String s;
Exception
e
Слайд 55Точка входа программы
Метод
Статический
Доступный
С параметрами-аргументами
Без возвращаемого значения
class Echo {
public static
void main(String[] args) {
for (int i = 0;
i < args.length; i++)
System.out.println(args[i] + " ");
System.out.println();
}
}
Слайд 56Комментарии
Не влияют на итоговый бинарный код
Используются для ввода пояснений
Бывают двух
видов
Строчные, одна строка
Блочные, несколько строк
Слайд 57Комментарии
// Комментарий
Символы после // и до конца текущей строки игнорируются
/*
Комментарий */
Все символы, заключенные между /* и */, игнорируются
/** Комментарий
*/
Комментарии документирования
Слайд 58Комментарии
int bonus = 100500; // эм, комментарии?
/*
Особенный
цикл, начинаться с единицы
из-за особенностей алгоритма
*/
for (int i=1;
i<10; i++) {
...
}
float s = 2*Math.PI/*getRadius()*/;
// Закомментировано для отладки
Слайд 59Комментарии
// Текст /*…*/ будет частью строки s
String s =
"text/*just text*/";
// Ошибка, комментарий разбил имя метода
circle.get/*comment*/Radius();
// Комментарий может разделять
вызовы функций: circle./*comment*/getRadius();
// Комментарий может заменять пробелы: int/*comment*/x=1;
Слайд 60Комментарии
// еще один честный комментарий ниже
/* начало комментария /*
// /** завершение: */
// Ошибка компилятора на 7 строке
1. /*
2.
comment
3. /*
4. more comments
5. */
6. finish:
7. */
Слайд 61Комментарии документирования (javadoc)
Начинаются с /**, заканчиваются */
В строках начальные символы
* и пробелы перед ними игнорируются
Перед объявлением классов, интерфейсов, полей,
методов и конструкторов
Допускают использование HTML-тэгов, кроме заголовков
Специальные тэги
@see, @param, @deprecated
Слайд 62Комментарии документирования (javadoc)
/**
* Вычисление модуля целого числа.
* Этот метод возвращает
* абсолютное значение аргумента x.
*/
int getAbs(int x) {
if (x>=0)
return x;
else
return -x;
}
Слайд 63Комментарии документирования (javadoc)
/**
* Первое предложение - краткое описание
метода.
*
*
*
if (condition==true) {
* x = getWidth();
* }
*
* А так описывается HTML-список:
*
- Вот наклонный шрифт курсив,
* - Вот шрифт стиля bold
*/
public void calculate (int x, int y) {
...
}
Слайд 64Комментарии документирования (javadoc)
Первое предложение – краткое описание метода.
if (condition==true) {
x = getWidth();
}
А так описывается HTML-список:
* Вот наклонный
шрифт курсив,
* Вот шрифт стиля bold
Слайд 66Дополнительные источники
Арнолд, К. Язык программирования Java [Текст] / Кен Арнолд,
Джеймс Гослинг, Дэвид Холмс. – М. : Издательский дом «Вильямс»,
2001. – 624 с.
Вязовик, Н.А. Программирование на Java. Курс лекций [Текст] / Н.А. Вязовик. – М. : Интернет-университет информационных технологий, 2003. – 592 с.
Хорстманн, К. Java 2. Библиотека профессионала. Том 1. Основы [Текст] / Кей Хорстманн, Гари Корнелл. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2010 г. – 816 с.
Эккель, Б. Философия Java [Текст] / Брюс Эккель. – СПб. : Питер, 2011. – 640 с.
JavaSE at a Glance [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/overview/index.html, дата доступа: 21.10.2011.
JavaSE APIs & Documentation [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/documentation/api-jsp-136079.html, дата доступа: 21.10.2011.