Módulo 2: JAVA Y SU ENTORNO DE TRABAJO 2-1

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1 Módulo 2: JAVA Y SU ENTORNO DE TRABAJO 2-1

2 SUMARIO JAVA Y SU ENTORNO DE TRABAJO 1 SUMARIO ORIGEN CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES Propósito general Orientado a objetos Sencillo Robusto Arquitectura neutra Portabilidad Seguro Multihilo o multiproceso VERSIONES DE JAVA INSTALACIÓN DE JAVA Edición de nuestro primer programa Compilación de nuestro primer programa Ejecución de nuestro primer programa Las variables PATH y CLASSPATH ENTORNOS DE DESARROLLO PARA JAVA 12 J-M Romo Uriarte 2-2

3 J-M Romo Uriarte 2-3

4 2.1 ORIGEN El antecesor de Java se llamaba Oak y fue diseñado, a principios de la década de los 90, por un grupo de ingenieros de la empresa Sun Microsystems bajo el liderazgo de James Gosling. Inicialmente el destino del lenguaje era género sustituir al C o C++ en la programación del software de los dispositivos electrodómesticos inteligentes (televisores, equipos de música, vídeos, calculadoras, microondas, etc). La reducida capacidad de cálculo y escasa menoria de los electrodonésticos requería desarrollar un lenguaje capaz de generar código de limitado tamaño. Debido a que en el mundo de la electrónica de consumo para electrodómesticos existen distintos tipos de CPUs, era importante diseñar un lenguaje que fuera lo más independiente posible de la CPU y del sistema operativo. Es por ello que los disñadores desarrollaron un lenguaje que generaba código neutro en el sentido que el programa no se crea para un determinado tipo de electrodoméstico, el código se ejecuta sobre una máquina hipotética llamada máquina virtual de Java, JVM (Java Virtual Machine). Es la JVM la encargada de interpretar el código neutro y obtener las instrucciones particulares de CPU utilizada, esta estrategia se ha convertido en el estandarte del lenguaje: Write Once, Run Everywhere A pesar de la originalidad del planteamiento y de las ventajas de su adopción, el mundo comercial tiene sus propias reglas de funcionamiento donde la inercia juega un papel decisivo y ninguna empresa de electrodomésticos se interesó por el nuevo lenguaje. El fracaso comercial relegó al olvido el nuevo lenguaje. Sin embargo, y puesto que la idea era francamente buena, a mediados de la década de los 90 Sun entendió que Internet sería el gran filón a explotar, en consecuencia debía preparse para disputar a Microsoft su primacía en el mundo del software. Oak se rediseñó para desarrollar aplicaciones para Internet, y en enero de 1995 Oak pasó a llamarse Java. La gran baza de Sun fue precisamente Java, cuyo intérprete se incorporó en el programa Netscape Navigator provocando una verdadera revolucion en Internet. Sin embargo, y puesto que la idea era francamente buena, a mediados de la década de los 90 Sun entendió que Internet sería el gran filón a explotar, en consecuencia debía preparse para disputar a Microsoft su primacía en el mundo del software. La gran baza de Sun fue precisamente Java, cuyo intérprete se incorporó en el programa Netscape Navigator provocando una verdadera revolucion en Internet. En el año 1996 puso a disposición de la comunidad de programadores el entorno JDK 1.0 este kit de desarrollo que fue la primera especificación formal de la plataforma Java, y al ser de domino público se introdujo con una inusitada rápidez. Como consecuencia de las aportaciones recibidas Sun lanzó, en el año 1998, la plataforma JDK 1.2 que representó la madurez de Java, esta versión fue renombrada por Sun como Java CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES Java es un lenguaje moderno que reune un conjunto de peculiaridades que lo distinguen del resto de lenguajes de programación y que justifican su aceptación y éxito en la comunidad de programadores. Destacaremos las siguientes ocho características: J-M Romo Uriarte 2-4

5 1. Propósito general 2. Orientado a Objetos 3. Sencillo 4. Robusto 5. Arquitectura neutra 6. Portabilidad 7. Seguro 8. Multihilo o multiproceso En los suesivos puntos se hace un breve comentario sobre cada una de estas ocho cualidades, adelantamos que la principal de todos es la portabilidad que le confiere al lenguaje Java su rasgo más original Propósito general La sintaxis de Java deriva de la de C++, pero con la enorme ventaja de que las facetas más difíciles de emplear en C++ han sido eliminadas (punteros, herencia múltiple, gestión de memoria, etc). Como consecuencia es más fácil aprender Java que aprender C++, lo cual está suponiendo que crezca su empleo como lenguaje de propósito general. No obstante, C++ es un lenguaje compilado y sus programas se ejecutan mucho más rápidamente que los programas Java equivalentes, en la medida de que las implementaciones de la Máquina Virtual de Java sean más eficaces los programas Java ganarán velocidad de ejecución e irán conquistando cotas de de aplicación que ahora detentan los lenguajes compildados Orientado a objetos Java es un lenguaje que utiliza el paradigma de orientación a objetos al 100%. Otros lenguajes surgieron en tiempos del paradigma procedural y se les fue añadiendo capacidades de orientación a objetos. Java soporta, de forma natural, las caracteísticas principales del estilo de programación que se basa en la creación y manipulación de objetos, esto es, el estilo de la orientación a objetos (OO). Adelantemos que las carácterísticas principales son: la herencia, el encapsulamiento y el polimorfismo Sencillo Java se parece externamente a C o C++ que es el lenguaje más extendido, por ello cualquier programador mínimamente experimentado recoce los elementos básicos de los programas Java. Pero además, Java incluye ventajas que lo hacen más sencillo que C, por ejemplo se elimina la idea de punteros (el programador no puede escribir punteros pero el lenguaje, como es lógico, sigue empleando el concepto de dirección de memoria). Por otra parte, existe en Java una taera o hilo que se encarga de eliminar automáticamente los objetos que el programa ha creado y que al perder la referencia quedan inaccesibles, este hilo se conoce como recolector de basura y tiene como consecuencia que el programador se despreocupa de llamar a los destructores de objetos. J-M Romo Uriarte 2-5

6 1.2.4 Robusto Hablamos de programas robustos cuando son programas fiables, Java es robusto porque libera al programador de controlar las cuasas que originan muchos de los errores de programación. Java es un lenguaje fuertemente tipificado, lo cual significa que al verificar el código en tiempo de ejecución detecta errores que otros lenguajes menos estrictos pasan por alto. Por otra parte inicializa ciertas variables y no permite el uso de otras variables no inicializadas. Otras dos causas de muchos errores Java las gestiona de manera muy eficiente, nos referimos a la gestión de memoria (aspecto ya mencionado en el apartado anterior) y a las condiciones de excepción deficientemente manejadas (esto es, los errores que surgen en tiempo de ejecución) Arquitectura neutra Uno de los grandes retos de los programadores es preservar la longevidad de sus programas, y esto es difícil pues son constantes las actualizaciones de los sistemas operativos, los procesadores y los cambios en el resto de programas que constituyen el núcleo del sistema. Estos hechos se ven minimizados en Java porque posee una arquitectura neutra debido a la existencia de la Máquina Virtual de Java que garantiza la validez del código fuente independientemente del cambio que pueden sufrir el resto de elementos arriba mencionados. Otro aspecto unido a la arquitectura neutra pero que también tiene conexión con la portabilidad, es el referido a los tamaños de los tipos de datos primitivos del lenguaje Java. Como seguramente el lector ya sabrá, en C o C++ los tamaños de los tipos dependen del compilador utilizado y del sistema operativo de la computadora. En Java los tipos de datos propios del lenguaje tienen un tamaño que es independiente de la plataforma Portabilidad Su enorme portabilidad es quizás la característica más genuina de Java. Que un programa sea portable significa que el código fuente desarrollado para cierta máquina sea ejecutable en otra plataforma distinta a la primera, lo cual sólo es posible si el código fuente se recompila de nuevo (recordar el apartado Traductores). Ya se explicó en el apartado Compiladores y en el Intérpretes del anterior módulo las diferentes vías que los distintos lenguajes de programación utilizan a la hora de de ejecutar los programas. La portabilidad de Java radica en que es un lenguaje parcialmente compilado y parcialmente interpretado, veamos cómo funciona esta estrategia intermedia. En el momento de la compilación se traduce el programa fuente a un código intermedio cercano a los lenguajes máquina de las computadoras, el rsultado no es un código máquina concreto si no un código binario llamado bytecode que es independiente de la computadora y del sistema operativo. El programa compilador es un fichero llamado javac.exe y este será el esquema del proceso de compilación: J-M Romo Uriarte 2-6

7 if (x==0) Compilador javac Máquina base Programa fuente Fichero extensión java Código bytecode Fichero extensión En las diferentes computadoras que deban ejecutar ese programa existirán las correspondientes JVM (Máquina Virtual de Java) que son capaces de interpretar el código bytecode generando las instrucciones elementales de la computadora específica. Este será el esquema del proceso de ejecución: Datos Fichero extensión class Intérprete 1 JVM-1 Máquina base 1 Resultados Es decir, a la hora de ejecutar el código bytecode contenido en el fichero.class la máquina receptora del fichero tendrá instalado su JVM adecuada (las máquinas virtuales de Java suelen venir incluidos en los navegadores, o, se pueden descargar de Internet) y mediante un proceso de interpretación se ejecuta el programa obteniendo los resultados. En resumen, si tenemos otra plataforma Máquina base 2 totalmente distinta a la anterior Máquina base 1 y necesitamos ejecutar el mismo código bytecode no es necesario recompilar el programa fuente. Bastará con tener instalada la JVM propia de la plataforma Máquina base 2 y lanzar el proceso de ejecución, quedando superados todos los problemas de portabilidad: Datos Fichero extensión class Intérprete 2 JVM-2 Máquina base 2 Resultados Seguro Al ser Java un lenguaje de lenguaje para Internet está pensado para ser utilizado de forma remota en la red, lo cual significa que el acceso a otras máquinas deberá ser seguro. De hecho, Java e diseñó con características de seguridad que otros lenguajes añaden mediante software adicional. J-M Romo Uriarte 2-7

8 1.2.8 Multihilo o multiproceso El lenguaje Java permite escribir programas con funcionalidad multiproceso, programas que crean varios hilos o threads de ejecución cada uno de,os cuales se encarga de una determina tarea y que todos funcionan en paralelo. 2.2 VERSIONES DE JAVA Cuando alguien se acerca por primera vez al mundo de Java puede sentirse abrumado por la gran cantidad de nombres y acrónimos con los que se topa. Afortunadamente es más sencillo de lo que al principio parece, hagamos un pequeño glosario de términos que nos pueda servir de guía: JVM Java Virtual Machine Este témino ya nos es conocido pues corresponde a Máquina Virtual de Java JDK Java Development Kit Es un paquete de programas que permite crear aplicaciones Java, incluyendo herramientas para compilar, depurar, interpretar y documentar programas. Contiene centenares de clases con millares de métodos, es distribuido gratuitamente por Sun Microsystems. Java 1.0 Java 1.0 Primera versión que se lanzó en Actualmente en desuso. Java 1.1 Java 1.1 Versión del año 1997, tuvo muchos cambios significativos respecto a la versión 1.0, es perfectamente utilizable para cubrir las necesidades de este curso introductorio. Java 1.2 Java 1.2 Versión del año 1998, no hay cambios significativos respecto a la versión 1.1, recoge extensiones y ampliaciones nuevas. SDK Software Development Kit A partir de la versión 1.2 de Java el JDK empezó a ser llamado SDK, al día de hoy se siguen utilizando ambos términos casi indistintamente. Java 2 Java 2 con SDK 1.2 A partir de la versión 1.2 de Java el lenguaje recibe el nombre de Java 2. Java 2 Java 2 con SDK 1.3 Distribuída desde el año 2000 incorpora diversas mejoras en la compilación y los programas multimedia. Java 2 J2SE - SDK 1.4 Java 2 Standard Edition. Es la versión presentada en mayo de 2001, se puede descargar desde la página: De las distintas versiones del JDK podemos elegir cualquiera, recomendamos la versión 1.4, todas ellas tiene el inconveniente de que el entorno de trabajo es incómodo pues corren como aplicaciones de consola (funcionan en modo texto sin entorno gráfico), no obstante es una buena manera de comenzar a programar y posteriormernte elegir una herramienta gráfica para desarrollo de programas. J-M Romo Uriarte 2-8

9 2.3 INSTALACIÓN DE JAVA 2 A la hora de trabajar en este curso es absolutamente necesario poder programar por lo que se necesita tener instalado el sistema de desarrollo apropiado. Por ejemplo, podemos utilizar el fichero j2sdk-1_4_1-win.exe es decir la versión del SDK para sistemas Windows (se puede utilizar también la versión o incluso otras anteriores). La instalación no tiene ninguna dificultad y sí recomendamos aceptar la carpeta sugerida por el programa de instalación para copiar los ficheros del SDK, en el caso de la versión la carpeta por defecto será C:\j2sdk-1_4_0 y para la versión la carpeta por defecto será C:\j2sdk-1_4_1 generándose la siguiente estructura de directorios: En este directorio se aloja la documentación del SDK, su instalación se realiza mediante la ejecución del programa: j2sdk-1_4_1-doc.zip Los usuarios de sistemas Linux también podrán descargarse e instalar el software equivalente Edición de nuestro primer programa Abriremos un editor de textos, por ejemplo el Bloc de notas si trabajamos en un sistema Windows o cualquier otro editor que produzca texto plano en modo ANSI: Editores adecuados para la escritura del programa fuente Consola. Se utilizará al compilar e interpretar este primer ejemplo Puesto que estamos comenzado el estudio del lenguaje Java, de momento nos limitaremos a copiar el texto que se presenta en la siguiente ventana. No nos preocuparemos de comprender todo lo allí aparece y tendremos especial cuidado en no cometer errores, atención a los signos de puntuación y a las mayúsculas: J-M Romo Uriarte 2-9

10 Guardemos el contenido del programa fuente en un fichero. Para ello tendremos en cuenta qué nombre elegiremos para el fichero y en qué carpeta del disco alojaremos dicho fichero. Respecto a la primera duda, el nombre del fichero debe necesariamente coincidir con el identificador de la clase principal y hemos de añadir la extensión.java con lo que en nuestro caso resulta PrimerSaludo.java. Con relación al lugar donde guardar el fichero, de momento, lo almacenaremos en el directorio bin que depende de la carpeta donde se instaló el SDK, en nuestro caso el fichero se guardará en: C:\j2sdk-1_4_1\bin Compilación de nuestro primer programa Abriremos una ventana DOS accediendo al icono Símbolo del sistema y nos situaremos en el directorio C:\j2sdk-1_4_1\bin. Para compilar nuestro primer programa debemos lanzar el compilador de Java, que como ya habíamos adelantado en otro momento es un fichero de nombre javac, el compilador recibe como parámetro el nombre del fichero a compilar y si no encuentra errores presentaría la siguiente pantalla: Hay que tener en cuenta que MS-DOS no admite nombres más largos que 8 letras, por lo que en algunas versiones de sistemas Windows tendremos que recurrir al carácter ~ (Alt + 126) para realizar el cambio de directorio El proceso de compilación ha tenido éxito y se ha creado un nuevo fichero con el mismo nombre pero de extensión.class que contendrá el bytecode, que como ya sabemos es un código cercano al lenguaje máquina pero que es genérico y no depende de ninguna campotadora concreta. La existencia del fichero PrimerSaludo.class se puede comprobar examinando la lista de ficheros del directorio C:\j2sdk-1_4_1\bin apliquése para ello el comando dir: J-M Romo Uriarte 2-10

11 2.3.3 Ejecución de nuestro primer programa Ejecutar un programa Java significa que una JVM interprete el contenido del fichero PrimerSaludo.class y haga las operaciones que allí se indiquen. Para interpretar los programas Java deberemos llamar al comando java que también se encuentra en el directorio C:\j2sdk-1_4_1\bin indicando como parámetro el nombre del fichero bytecode sin extensión: Se ve que el programa únicamente pone un mensaje de saludo en el monitor de la computadora Las variables PATH y CLASSPATH Si el lector trata de acceder a los comandos javac y java desde otro directorio distinto al C:\j2sdk-1_4_1\bin se encontrará con que el Sistema Operativo no será capaz de localizar ni el compilador ni el intérprete de Java. Esto es así porque desde una ventana de comandos de MS-DOS la computadora sólo puede ejecutar los programas que se encuentren en el directorio actual o en los directorios indicados en la variable PATH de la computadora. Java utiliza además una nueva variable de entorno llamada CLASSPATH que fija dóde localizar las clases del API de Java. Esas dos modificaciones pueden hacerse en el fichero de arranque autoexec.bat de manera que los nuevos valores se establezcan al arrancar la computadora. Para ello se puede escribir el siguiente par de líneas en el fichero autoexec.bat: SET PATH=%PATH%;C:\ j2sdk-1_4_1\bin SET CLASSPATH=.;C:\ J-M Romo Uriarte 2-11

12 2.4 ENTORNOS DE DESARROLLO PARA JAVA Los IDE (Integrated Development Environment) o entornos integrados de desarrollo son aplizaciones que incluyen editor, compilador, intérprete y depurador de programas así como ayudas sobre el API del lenguaje. La mayoría de ellos se montan sobre el JDK y hacen uso de él. A continuación se da un reducídismo listado de entornos, durante la escritura de estos apuntes se ha utilizado eclipse y kawa: Visual Cafe de Symantec JBuilder de Borland Forte for Java de Sun Visual Age for Java de IBM Kawa de Macromedia J-M Romo Uriarte 2-12

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