A MIS HIJOS ALEJANDRO Y RAÚL

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1 A MIS HIJOS ALEJANDRO Y RAÚL

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3 ÍNDICE PRÓLOGO PARTE I. PROGRAMACIÓN EN JAVA...25 CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN A JAVA Características de Java La Máquina Virtual Java (JVM) Ediciones Java Primeros pasos en Java El Java Development Kit (JDK) Configuración de variables de entorno Creación del primer programa en Java Codificación Compilación Ejecución Entornos de desarrollo para Java Conceptos básicos de programación en Java Objetos Clases Métodos y campos Métodos y campos estáticos El método main() Cuestiones de autoevaluación CAPÍTULO 2. SINTAXIS DEL LENGUAJE Sintaxis básica... 55

4 8 PROGRAMADOR JAVA 2 CERTIFICADO. CURSO PRÁCTICO RA-MA Secuencias de escape Tipos de datos Primitivos Variables Tipos de datos de una variable Declaración de variables Asignación Literales Ámbito de las variables Valores por defecto de una variable Conversiones de tipo Conversiones implícitas Conversiones explícitas Constantes Operadores Aritméticos Asignación Asignación de referencias y asignación de valores Condicionales Comparación de tipos básicos Igualdad de objetos Lógicos Operadores a nivel de bits Operador instanceof Operador condicional El recolector de basura de Java Instrucciones de control Instrucción if La instrucción switch La instrucción for La instrucción while Salida forzada de un bucle break continue Arrays Declaración Dimensionado de un array Acceso a los elementos de un array Paso de un array como argumento de llamada a un método Array como tipo de devolución de un método Recorrido de arrays con for-each Arrays multidimensionales Recorrido de un array multidimensional Arrays multidimensionales irregulares... 94

5 RA-MA ÍNDICE 9 Tipos enumerados Definición de un tipo enumerado Clases de enumeración Constructores y métodos de una enumeración Constructores Métodos Métodos con número variable de Argumentos Cuestiones de autoevaluación Listado de las prácticas PRÁCTICA PRÁCTICA CAPÍTULO 3. CLASES DE USO GENERAL Organización de clases: los paquetes Ventajas de la utilización de paquetes Importar clases y paquetes de clases Paquetes de uso general La especificación del API J2SE Gestión de cadenas: la clase String Creación de objetos String Inmutabilidad de objetos String Principales métodos de la clase String La clase Math Constantes públicas Métodos Importaciones estáticas Utilización de fechas La clase Date La clase Calendar Creación de un objeto Calendar Métodos de la clase Calendar Clases de envoltorio Encapsulamiento de un tipo básico Conversión de cadena a tipo numérico Autoboxing Entrada y salida en Java Salida de datos Salida con formato El método printf() Sintaxis de la cadena de formato Entrada de datos Scanners Creación de un objeto scanner

6 10 PROGRAMADOR JAVA 2 CERTIFICADO. CURSO PRÁCTICO RA-MA Métodos de la clase Scanner Recuperación de datos de un fichero externo Expresiones Regulares Definición de un patrón Búsqueda de coincidencias Caracteres utilizados en la construcción de expresiones regulares Métodos de la clase Matcher Colecciones La clase ArrayList Creación de un ArrayList Métodos de la clase ArrayList La clase Hashtable Creación de un hashtable Métodos de la clase Hashtable Iteración de un hashtable: la interfaz Enumeration Genéricos El problema de las colecciones de tipo Object Colecciones de tipos genéricos Definición de tipos genéricos Organización de programas en clases Cuestiones de autoevaluación Listado de las prácticas PRÁCTICA PRÁCTICA PRÁCTICA CAPÍTULO 4. PROGRAMACIÓN ORIENTADA A OBJETOS CON JAVA Empaquetado de clases Modificadores de acceso Encapsulación Protección de datos Facilidad en el mantenimiento de la clase Clases de encapsulación (JavaBeans) Sobrecarga de métodos Constructores Definición y utilidad Constructores por defecto Herencia Concepto de herencia Ventajas de la herencia Nomenclatura y reglas Relación es un

7 RA-MA ÍNDICE 11 Creación de herencia en Java Ejecución de constructores con la herencia Métodos y atributos protegidos Clases finales Sobrescritura de métodos Clases abstractas Definición Sintaxis y características Polimorfismo Asignación de objetos a variables de su superclase Definición de polimorfismo Ventajas de la utilización del polimorfismo Tipos de retorno covariantes El polimorfismo en el API de Java La herencia y los tipos genéricos Colecciones de clases y subclases Comodines Interfaces Definición de interfaz Definición de una interfaz Implementación de una interfaz Interfaces y polimorfismo Interfaces en el J2SE Cuestiones de autoevaluación Listado de las prácticas PRÁCTICA PRÁCTICA PRÁCTICA PRÁCTICA PRÁCTICA CAPÍTULO 5. EXCEPCIONES Excepciones y errores Clases de excepción Tipos de excepciones Excepciones marcadas Declaración de una excepción Excepciones no marcadas Captura de excepciones Los bloques try...catch...finally try catch finally

8 12 PROGRAMADOR JAVA 2 CERTIFICADO. CURSO PRÁCTICO RA-MA Propagación de una excepción Lanzamiento de una excepción Métodos para el control de una excepción Clases de excepción personalizadas Aserciones Formato de una aserción Habilitar aserciones Compilar con aserciones Ejecutar con aserciones Uso apropiado de aserciones Cuestiones de autoevaluación Listado de las prácticas PRÁCTICA CAPÍTULO 6. ACCESO AL DISCO Información sobre ficheros y directorios. La clase File Creación de un objeto File Información sobre un fichero/directorio Eliminación y renombrado Lectura de un fichero de texto Creación de un objeto FileReader Creación de un objeto BufferedReader Escritura en ficheros de texto Creación de un objeto FileWriter Creación del objeto PrintWriter Escritura de datos primitivos Java en un fichero Creación de un objeto FileOutputStream Creación de un objeto DataOutputStream Lectura de tipos primitivos de un fichero Creación de un objeto FileInputStream Creación de un objeto DataInputStream Escritura de objetos en un fichero Serialización de objetos Creación de un objeto ObjectOutputStream Lectura de objetos de un fichero Creación de un objeto ObjectInputStream Deserialización de objetos Listado de las prácticas PRÁCTICA CAPÍTULO 7. ACCESO A DATOS EN JAVA La tecnología Java DataBase Conectivity (JDBC) El Driver JDBC

9 RA-MA ÍNDICE 13 Estructura y funcionamiento Tipos de driver JDBC Driver puente JDBC-ODBC Driver nativo Driver intermedio Driver puro-java El Lenguaje SQL Consultas Tipos de sentencias SQL Sentencias para manipulación de datos (DML) Sentencia SELECT Sentencia INSERT Sentencia DELETE Sentencia UPDATE El API JDBC Utilización de JDBC para acceder a datos Conexión con la base de datos Carga del driver Creación de la conexión Ejecución de consultas Creación del objeto Statement Ejecución de la consulta SQL Cierre de la conexión Manipulación de registros Obtener objeto ResultSet Desplazamiento por el conjunto de registros Acceso a los campos Otros métodos de la interfaz ResultSet Cierre de un ResultSet Información sobre los datos Obtener objeto ResultSetMetaData Acceso a la información Consultas preparadas Creación de un objeto PreparedStatement Asignación de parámetros Ejecución de la consulta ResultSet desplazable Cuestiones de autoevaluación Listado de las prácticas PRÁCTICA CAPÍTULO 8. APLICACIONES BASADAS EN ENTORNO GRÁFICO AWT

10 14 PROGRAMADOR JAVA 2 CERTIFICADO. CURSO PRÁCTICO RA-MA Principales clases del AWT Contenedores Creación de una ventana Personalización de ventanas Agregar controles a un contenedor El modelo de gestión de eventos en Java Interfaces de escucha y escuchadores El proceso de gestión de eventos Origen y destino del evento Asociación objeto origen-escuchador Resumen de pasos a seguir Ejemplo de gestión de eventos Clases de evento Adaptadores Referencia a los objetos de la interfaz desde la clase de escucha Gestores de organización AWT Establecimiento de un gestor de organización Principales gestores de organización AWT Swing Principales clases de swing Creación de una interfaz gráfica swing Listas y tablas swing El control JList Creación de un Jlist La interfaz ListModel Agregar un JList a la ventana Manipulación del contenido de un JList Selección en una lista: evento ListSelectionEvent El control JComboBox Creación de un JComboBox La interfaz ComboBoxModel Añadir un JComboBox al contenedor Manipulación del contenido de un JComboBox Selección en un JComboBox: Evento ItemEvent El control JTable Creación de un JTable con datos de un Vector La interfaz TableModel Implementación de TableModel con bases de datos Applets La clase Applet Métodos del ciclo de vida de un applet Creación de un applet Inclusión de un applet en un documento HTML

11 RA-MA ÍNDICE 15 Paso de parámetros a un applet Cuestiones de autoevaluación Listado de las prácticas PRÁCTICA PRÁCTICA CAPÍTULO 9. APLICACIONES MULTITAREA Aplicaciones multitarea en Java Extensión de la clase Thread Sobrescritura del método run() Creación y ejecución de las tareas Métodos para control de threads El método sleep() Nombre de un thread Obtener thread en ejecución Prioridad de un thread El método yield() El método join() Estados de un thread Implementación de la interfaz Runnable Implementación del método run() Creación y ejecución de tareas Sincronización de threads Acceso concurrente a objetos Sincronización y monitores Comunicación entre threads Métodos de comunicación Aplicaciones productor-consumidor Cuestiones de autoevaluación Listado de las prácticas PRÁCTICA PARTE II. PREPARACIÓN PARA EL EXAMEN DE CERTIFICACIÓN CAPÍTULO 10. CLASES ANIDADAS Tipos de clases anidadas Clases internas estándares Instanciación de la clase interna Utilización de this Modificadores para una clase interna Clases internas locales a método Instanciación de la clase interna

12 16 PROGRAMADOR JAVA 2 CERTIFICADO. CURSO PRÁCTICO RA-MA Modificadores Clases anónimas Definición de una clase anónima Clase anónima como argumento de método Clases internas estáticas Instanciación de la clase interna CAPÍTULO 11. OBJETIVOS DEL EXAMEN JAVA SUN CERTIFIED PROGRAMMER Objetivo 1: declaración, inicialización y ámbito Declaraciones de elementos Declaración de una clase Declaración de una interfaz Declaración de una enumeración Herencia de una clase abstracta Implementación y herencia de una interfaz Palabras reservadas e identificadores Variables y tipos de datos Tipos de datos Variables Declaración, construcción e inicialización de arrays Declaración Construcción Inicialización Array anónimo Asignaciones de referencias a array Utilización de variables de array no inicializadas Declaración y utilización de métodos Declaración de un método Métodos estáticos Métodos en clases JavaBeans Métodos con número variable de argumentos Sobrescritura y sobrecarga de métodos Definición y utilización de constructores Objetivo 2: control de flujo Utilización de las instrucciones if y switch Instrucción if..else switch Utilización de bucles while for for-each Uso de break y continue

13 RA-MA ÍNDICE 17 Etiquetado de bucles Excepciones y errores en un programa Aserciones Objetivo 3: el API J2SE Clases de envoltorio Características generales Utilización de constructores Métodos Autoboxing/Autounboxing Las clases String, StringBuffer y StringBuilder La clase String La clase StringBuffer La clase StringBuilder Lectura y escritura en ficheros Serialización de objetos Formateo de fechas y números La clase DateFormat La clase NumberFormat Utilización de expresiones regulares Lectura de datos con la clase Scanner Salida de datos con formato Objetivo 4: concurrencia Definición, instanciación y ejecución de tareas El Thread Scheduler Método de control de un thread Situaciones que podrían provocar que un thread abandonase la ejecución Sincronización y acceso concurrente Métodos wait(), notify() y notifyall() Objetivo 5: conceptos de Orientación a Objetos Beneficios de la encapsulación Polimorfismo Invocación a métodos sobrescritos y sobrecargados Relación "Es un" y "Tiene un" Objetivo 6: colecciones y genéricos Clases e interfaces de colección Tipos de colecciones Clases e interfaces de colección La interfaz Comparable Implementación de los métodos equals() y hashcode() Sobrescritura de equals() Sobrescritura del método hashcode() Utilización de colecciones genéricas Los parámetros de tipo

14 18 PROGRAMADOR JAVA 2 CERTIFICADO. CURSO PRÁCTICO RA-MA Comodines Métodos genéricos Otras peculiaridades sobre genéricos Uso de instanceof con genéricos Genéricos y arrays Colecciones genéricas y no genéricas Ordenación de arrays y colecciones de objetos Las interfaces Comparable y Comparator Ordenación de una colección Ordenación de un array de objetos Búsqueda de objetos en un array/colección Conversión de array a colección y de colección a array Objetivo 7: fundamentos Uso de los modificadores de acceso Argumentos de la línea de comandos Paso de referencias a objetos y tipos primitivos a métodos El Recolector de Basura Comportamiento del recolector de basura Situaciones que provocan la recolección de un objeto Reconocer en qué punto un objeto es elegido para recolección Requerir la ejecución del recolector El método finalize() Organización y distribución de clases Ficheros JAR Utilización de classpath Utilización de operadores Operadores de asignación Operadores aritméticos Operadores relacionales Operador instanceof Operadores lógicos Igualdad de objetos APÉNDICES A. CLASES PARA LA CREACIÓN DE APLICACIONES GRÁFICAS AWT Component Métodos destacables Container Métodos destacables Window

15 RA-MA ÍNDICE 19 Frame Button Label TextComponent TextField TextArea Ckeckbox CheckboxGroup List Choice Panel Swing JComponent AbstractButton JFrame JLabel JTextField JButton JRadioButton ButtonGroup JCheckBox B. JAVA Nuevas capacidades del API Java Swing El API Desktop Nuevas características de seguridad Establecimiento de permisos en ficheros y directorios Actualización a JDBC C. SOLUCIÓN A LAS CUESTIONES DE AUTOEVALUACIÓN D. PREGUNTAS TIPO DE EXAMEN ÍNDICE ALFABÉTICO

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17 PRÓLOGO A día de hoy, el número de libros publicados en castellano sobre Java es enormemente extenso. En este escenario cabe pues preguntarse qué tiene de particular el presente libro. Programador Java 2 Certificado no pretende ser una especie de Biblia de Java, más bien lo que puede distinguir a este libro de otros es su particular enfoque didáctico. Consciente de la dificultad que entraña el aprendizaje de un lenguaje de programación como Java a través de un manual, he utilizado mis siete años de experiencia en la enseñanza de este lenguaje para intentar plasmar los conceptos de una forma sencilla, clara y encadenada, procurando seguir un orden lógico en las explicaciones que evitase en lo posible los saltos hacia adelante y hacia atrás en la exposición de los temas. Cada tema o concepto que se explica viene además acompañado de un ejemplo práctico para ayudar a su comprensión. A lo anterior se debe añadir el hecho de que éste es de los pocos libros de Java en castellano, orientados a la obtención de la Certificación Java Sun. OBJETIVOS El objetivo de este libro es conseguir que el lector adquiera un profundo conocimiento del lenguaje Java, proporcionándole al mismo tiempo la ayuda

18 22 PROGRAMADOR JAVA 2 CERTIFICADO. CURSO PRÁCTICO RA-MA necesaria para que logre superar el examen de Certificación , que lo refrenda como Programador Java Sun Certificado. Con este libro no se pretende especializar al lector en el desarrollo de un tipo concreto de aplicaciones con Java, sino en conseguir un dominio completo del lenguaje. Así pues, aspectos como el desarrollo de aplicaciones informáticas para la Web o la programación de dispositivos electrónicos en Java quedan fuera del alcance de esta obra. No obstante, se han incluido dos temas que, aunque no forman parte de los objetivos del examen, son de gran importancia en el desarrollo de la mayoría de aplicaciones Java. Se trata de la creación de aplicaciones basadas en entornos gráficos y el acceso a bases de datos en Java. A QUIÉN VA DIRIGIDO Este libro está dirigido a programadores en cualquier lenguaje que, sin tener conocimientos de Java, quieran adentrarse en este lenguaje de programación y adquirir una sólida formación sobre el mismo. También aquellos programadores Java que quieran obtener la Certificación pueden encontrar este libro como una útil herramienta para la preparación del examen. En él se exponen algunos conceptos que son desconocidos por los programadores, debido a que su uso pasa mucha veces desapercibido en el desarrollo cotidiano de las aplicaciones, pero que son de gran importancia para la consecución del examen. ESTRUCTURA DEL LIBRO Los contenidos expuestos en el manual se encuentran organizados en dos bloques: una primera parte dedicada a la enseñanza del lenguaje y las librerías de uso general y otra centrada en la revisión de cada uno de los objetivos marcados en el exámen de Programador Java Certificado (versión JDK 1.5).

19 RA-MA PROLOGO 23 Parte I Engloba los capítulos comprendidos entre el 1 y el 9. El capítulo 1 nos introduce las características de la tecnología Java y nos proporciona la base necesaria para comenzar a crear programas en Java, lenguaje cuyos elementos sintácticos son analizados en el capítulo 2. El capítulo 3 presenta las clases de uso general más importantes incluidas en la plataforma, mientras que el capítulo 4 se dedica al estudio de uno de los pilares básicos de la programación Java: la programación orientada a objetos. En el capítulo 5 se analiza el mecanismo de excepciones Java como medio para capturar y tratar errores provocados por la aplicación durante la ejecución de la misma. Tras el estudio de la sintaxis del lenguaje y los elementos de soporte, los capítulos 6, 7 y 8 se centran en el empleo de Java en dos importantes áreas del desarrollo, éstas son el acceso a datos y la creación de entornos gráficos. Finalmente, el capítulo 9 está dedicado a la creación de aplicaciones multitarea que es uno de los aspectos más potentes, y a la vez complejos, que nos ofrece Java. Parte II Esta parte consta de los capítulos 10 y 11. Por un lado, el capítulo 10 nos adentra en uno de los aspectos más extravagantes de la programación Java: las clases anidadas. Se trata de un modelo de programación cada vez menos utilizado en el desarrollo de aplicaciones, sin embargo, gran parte de las cuestiones de examen utilizan esta estructura sintáctica. El capítulo 11 se centra en realizar una revisión exhaustiva de cada uno de los puntos que componen los objetivos del exámen de certificación , llamando la atención del lector sobre aquellos aspectos especialmente relevantes de cara a la correcta resolución de las cuestiones que en ellos se plantean. Este examen corresponde a la certificación de Programador Java Sun, centrada en el conocimiento del lenguaje y las librerías de uso general.

20 24 PROGRAMADOR JAVA 2 CERTIFICADO. CURSO PRÁCTICO RA-MA Apéndices Además de los 11 capítulos comentados, el libro incluye cuatro apéndices. El apéndice A contiene un resumen de las clases AWT y swing más utilizadas en el desarrollo de aplicaciones basadas en entorno gráfico. En el apéndice B se enumeran las características más importantes de la última versión de Java: J2SE 6.0. Por otro lado, el apéndice C contiene las respuestas a las cuestiones de autoevaluación propuestas al final de cada capítulo. Finalmente, el apéndice D incluye una simulación del examen , con preguntas tipo que pueden ser planteadas en dicha prueba. Si desea obtener más información sobre los programas de certificación Java de Sun puede consultar la página Web: CD-ROM Con el libro se incluye un CD-ROM con todas las prácticas desarrolladas en los distintos capítulos del mismo. Estas prácticas han sido creadas con el entorno de desarrollo NetBeans 5.5 y pueden ser ejecutadas tanto con la versión J2SE 5.0 como con la 6.0. En el caso de que el lector disponga de un IDE distinto a NetBeans puede utilizar los códigos fuente de las clases que se encuentran en el subdirectorio \src de cada práctica. Espero que este libro resulte de utilidad al lector y le ayude, tanto a la comprensión del lenguaje Java como a la superación del examen de certificación. Si desea realizar algún comentario u observación puede contactar con el autor a través de la siguiente dirección de correo: ajms66@hotmail.com

21 P A R T E PROGRAMACIÓN EN JAVA I

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23 CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN A JAVA Sun Microsystems, la empresa propietaria de Java, no imaginó en 1991, año en que se desarrolló la primera versión del lenguaje, que unos diez años después, éste se iba a convertir en el lenguaje de programación más utilizado por la comunidad mundial de desarrolladores y, mucho menos, que la mayoría de los grandes fabricantes de software del momento IBM, Oracle, Borland, BEA, etc., desarrollarían sus productos para, de alguna u otra manera, dar soporte al lenguaje Java. Java es, sin duda alguna, el lenguaje de programación que más impacto ha tenido en los últimos años, especialmente en el mundo de desarrollo para la Web. Probablemente, Internet no sería la que es hoy sin la existencia de Java. Pero la expansión de Java, lejos de detenerse, va en aumento, pues no sólo es el referente en el desarrollo de aplicaciones Web, sino que también tiende a imponerse en los grandes retos que tiene la programación para el futuro, como son los Servicios Web o la programación para dispositivos electrónicos. Esta especie de Revolución del mundo Software que Java ha provocado hace que uno llegue a preguntarse, qué tiene Java que no tengan los demás lenguajes de programación? Como lenguaje de programación, Java no se diferencia mucho del resto de los lenguajes orientados a objetos, sin embargo, Java es algo más que un lenguaje y posee una serie de características que lo hacen especial.

24 28 PROGRAMADOR JAVA 2 CERTIFICADO. CURSO PRÁCTICO RA-MA Durante este capítulo exploraremos todas esas características para, posteriormente, adentrarnos en el estudio del lenguaje y del resto de elementos que forman parte de la tecnología Java. CARACTERÍSTICAS DE JAVA He aquí los principales puntos en los que se apoya la tecnología Java: Lenguaje totalmente orientado a objetos. Todos los conceptos en los que se apoya esta técnica, encapsulación, herencia, polimorfismo, etc., están presentes en Java. Disponibilidad de un amplio conjunto de librerías. Como ya se mencionó anteriormente, Java es algo más que un lenguaje. La programación de aplicaciones con Java se basa no sólo en el empleo del juego de instrucciones que componen el lenguaje, sino, fundamentalmente, en la posibilidad de utilizar el amplísimo conjunto de clases que Sun pone a disposición del programador y con las cuales es posible realizar, prácticamente, cualquier tipo de aplicación. En este amplio abanico, encontramos clases para la creación de interfaces gráficas, gestión de red, multitarea, acceso a datos y un largo etcétera. Aplicaciones multiplataforma. Ésta es, posiblemente, la característica más importante de Java y la que ha propiciado su amplia aceptación en la comunidad de desarrolladores y fabricantes software. Que las aplicaciones Java sean multiplataforma significa que, una vez se ha compilado el programa, éste puede ser ejecutado en diferentes sistemas operativos sin necesidad de realizar cambios en el código fuente y sin que haya que volver a compilar el programa, es lo que en el mundo Java se expresa con la frase compila una vez y ejecuta en cualquier plataforma. Esta independencia de la plataforma se consigue gracias al concepto de máquina virtual, el cual trataremos con detalle en el siguiente punto. Ejecución segura de aplicaciones. La seguridad de las aplicaciones Java se manifiesta en varios aspectos. Por un lado, el

25 RA-MA CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN A JAVA 29 lenguaje carece de instrucciones que puedan provocar accesos descontrolados a la memoria, éste es el caso de los punteros, una característica muy potente y peligrosa del lenguaje C/C++ que en Java no está presente. Por otro lado, la máquina virtual, que es el entorno en el que se ejecutan las aplicaciones Java, impone ciertas restricciones a las aplicaciones para garantizar una ejecución segura. Amplio soporte de fabricantes software. Esta característica se deriva en parte de las anteriores, sobre todo, del hecho de que los programas Java no estén vinculados a un determinado sistema operativo. Hoy en día, encontramos una amplia variedad de productos software de diferentes fabricantes que dan soporte a Java, como puede ser el caso de los entornos de desarrollo o los servidores de aplicaciones. LA MÁQUINA VIRTUAL JAVA (JVM) La Máquina Virtual Java o JVM es un entorno de ejecución para aplicaciones Java, cuya principal finalidad es la de adaptar los programas Java compilados a las características del sistema operativo donde se van a ejecutar. En la figura 1 tenemos un esquema en el que se ilustra todo el proceso de compilación y ejecución de aplicaciones. Fig. 1. Proceso de compilación y ejecución de aplicaciones Java

26 30 PROGRAMADOR JAVA 2 CERTIFICADO. CURSO PRÁCTICO RA-MA Todo programa Java está organizado en clases, éstas se codifican en archivos de texto con extensión.java. Cada archivo de código fuente.java puede contener una o varias clases, aunque lo normal es que haya un archivo por clase. Cuando se compila un.java se genera uno o varios archivos.class de código binario (uno por cada clase), denominados bytecodes, que son independientes de la arquitectura. Esta independencia supone que los bytecodes no pueden ser ejecutados directamente por ningún sistema operativo; es durante la fase de ejecución cuando los archivos.class se someten a un proceso de interpretación, consistente en traducir los bytecodes a código ejecutable por el sistema operativo. Esta operación es realizada por un software conocido como Máquina Virtual Java. Cada sistema operativo proporciona su propia implementación de la JVM, todas ellas ofrecen el mismo aspecto de cara a los bytecodes, sin embargo, cada una realiza la interpretación de acuerdo a las características del sistema operativo para el que ha sido diseñada. Hoy en día encontramos implementación de máquina virtual para la mayoría de los sistemas operativos existentes, en la mayoría de ellos la JVM es un componente más del propio sistema operativo. EDICIONES JAVA Una de las características de Java indicadas anteriormente es el hecho de disponer de un amplio conjunto de paquetes (librerías) de clases para la realización de las aplicaciones. Todo este compendio de clases se organiza en tres grandes grupos, conocidos como ediciones Java (figura 2). Fig. 2. Ediciones Java

27 RA-MA CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN A JAVA 31 son: Las tres ediciones en las que actualmente se organiza la tecnología Java Java 2 Standar Edition (J2SE). Forman parte de este grupo los paquetes de clases de uso general (tratamiento de cadenas, colecciones, acceso a datos, etc.), es decir, aquellos que se utilizan en cualquier tipo de aplicación. J2SE incluye también los paquetes de clases para la creación de entornos gráficos y aplicaciones para navegadores Internet (applets). Esta edición será en la que nos centraremos durante esta parte del curso. Java 2 Enterprise Edition (J2EE). Proporciona los paquetes y tecnologías necesarias para la creación de aplicaciones Empresariales multicapa, entre ellas, las aplicaciones que se van a ejecutar en entorno Web. Java 2 Micro Edition (J2ME). También los dispositivos electrónicos, tales como agendas electrónicas, PDA o teléfonos móviles, pueden beneficiarse de la tecnología Java. Esta edición incluye una serie de paquetes y especificaciones que posibilitan la creación de aplicaciones Java ejecutables en dispositivos electrónicos de capacidades limitadas. PRIMEROS PASOS EN JAVA Durante esta sección, explicaremos detalladamente los pasos previos que tenemos que realizar antes de proceder a la escritura y ejecución de programas en Java, posteriormente y a modo de ejemplo, escribiremos, compilaremos y ejecutaremos nuestro primer programa Java. El Java Development Kit (JDK) El Java Development Kit proporciona el conjunto de herramientas básico para el desarrollo de aplicaciones con Java estándar. Se puede obtener de manera gratuita en la Web de Sun (figura 3), descargándolo desde la dirección

28 32 PROGRAMADOR JAVA 2 CERTIFICADO. CURSO PRÁCTICO RA-MA Fig. 3. Página de descarga del JDK para la edición estándar Como vemos, por defecto aparece la última versión del JDK lanzada por Sun, actualmente se trata de la versión JDK 6. Ésta no incorpora ninguna novedad en la sintaxis del lenguaje respecto a la versión anterior JDK 5, tan sólo algunas mejoras en determinadas API específicas de Java estándar, alguna de las cuales será comentada en los capítulos dedicados a las interfaces gráficas y el acceso a datos. Así pues, aunque este libro se basa en la versión 6, todo lo aquí explicado en lo que a sintaxis del lenguaje se refiere es igualmente aplicable para la versión 5; incluso, para aquellos lectores que utilicen versiones de Java estándar anteriores a ésta, como la 1.4, se indicará explícitamente qué características del lenguaje han sido incorporadas a partir de la versión 5 y, por tanto, no están presentes en las anteriores. son: Además del JDK, esta página nos ofrece otras opciones de descarga que JDK 6 with Java EE. Permite descargar, además del Java estándar, las liberías del J2EE JDK 6 with Netbeans 5.5. Con esta opción descargamos, además del JDK, el entorno de desarrollo (IDE) NetBeans para la construcción de aplicaciones Java. Más adelante comentaremos algo más sobre este aspecto.

29 RA-MA CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN A JAVA 33 Java Runtime Environment (JRE). Proporciona únicamente el entorno de ejecución de las aplicaciones, incluyendo las librerías J2SE. Ésta es la opción que utilizaríamos si sólo quisiéramos ejecutar aplicaciones Java creadas por terceros. Una vez elegida la opción de descarga, pulsaremos el botón Download asociado, mostrándose una página similar a la indicada en la figura 4 y dependiendo de la opción de descarga elegida. Fig. 4. Página de descarga de la plataforma J2SE 5.0 Después de aceptar el contrato de licencia, debemos elegir la plataforma para la que queremos obtener el SDK. En el caso de Windows, podemos elegir dos modalidades de instalación: Windows Offline Installation. Descarga un ejecutable con el JDK y el programa de instalación del mismo. Con esta modalidad, se descarga el software primero y se realiza la instalación a posteriori sin necesidad de mantener la conexión de red. Es la opción más recomendable. Windows Online Installation. Descarga un ejecutable que permite realizar la instalación del JDK a través de la red.

30 34 PROGRAMADOR JAVA 2 CERTIFICADO. CURSO PRÁCTICO RA-MA En cualquiera de las dos opciones, la instalación es guiada por un asistente, haciendo que el proceso resulte bastante sencillo e intuitivo. Una vez instalado en el equipo, el JDK proporciona: La implementación de la máquina virtual para el sistema operativo indicado durante el proceso de descarga del JDK. Herramientas para la compilación y ejecución de programas. Estos deben ser utilizados a través de la consola de comandos. Paquetes de clases del J2SE. Dentro del directorio de instalación del JDK (figura 5), en la carpeta jre\lib se encuentra el archivo rt.jar, donde están contenidas todas las clases que componen el J2SE. Directorio de instalación Fig. 5. Directorio de instalación del JDK y su contenido Configuración de variables de entorno Antes de poder utilizar las herramientas del JDK para compilar y ejecutar programas, es necesario configurar las variables de entorno PATH y CLASSPATH. La configuración de variables de entorno se puede hacer a través de la consola, el problema es que una vez que ésta se cierre, los valores establecidos en las variables se perderán. Por ello, resulta más cómodo y eficiente realizarlo a

31 RA-MA CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN A JAVA 35 través del panel de control de Windows, aunque la forma de hacerlo depende ligeramente de la versión de sistema operativo utilizado. En el caso de XP Professional, hacemos doble clic en el icono sistema del panel de control, esto hará que se abra el cuadro de diálogo propiedades del sistema, dentro del cual pulsaremos el botón variables de entorno que se encuentra en la pestaña opciones avanzadas (figura 6). Fig. 6. Configuración de variables de entorno en XP Una vez abierto el cuadro de diálogo variables de entorno, se puede elegir entre crear una variable de entorno para el usuario actual (variables de usuario), o una variable para todos los usuarios (variables de sistema). El significado y utilidad de las variables que tenemos que configurar es el siguiente: PATH. Esta variable debe contener la ruta del directorio en el que se encuentran las herramientas para compilación y ejecución de aplicaciones. Dichos programas se encuentran en el subdirectorio \bin del directorio de instalación (en el ejemplo C:\Archivos de programa\java\jdk1.5.0_05\bin). Añadiendo esta dirección al PATH (figura 7), es posible invocar a los comandos del JDK desde

32 36 PROGRAMADOR JAVA 2 CERTIFICADO. CURSO PRÁCTICO RA-MA la consola de comandos, con independencia del directorio en el que esté situado el prompt. Fig. 7. Inclusión de la dirección del JDK en la variable PATH CLASSPATH. Esta variable debe contener las direcciones de los directorios donde se encuentran las clases (.class) que van a ser utilizadas por las aplicaciones que vamos a desarrollar. Como mínimo, debe indicarse la dirección., la cual hace referencia al directorio actual (aquel desde el que se ejecutan los comandos del JDK). La ubicación de las clases del J2SE se encuentra ya predeterminada, por lo que no es necesario indicarla en la variable. Para cualquier otro conjunto de clases, se deberá indicar en esta variable la dirección del directorio base donde están contenidos los paquetes con las clases a utilizar o, en el caso de que el conjunto de clases con sus correspondientes paquetes estén comprimidos en un archivo.jar, deberá especificarse la dirección absoluta del mismo. Al igual que con PATH, estas direcciones habrá que añadirlas a la lista de las ya existentes (figura 8), separándolas unas de otras con un ;. Fig. 8. Inclusión de direcciones de las clases en CLASSPATH

33 RA-MA CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN A JAVA 37 Creación del primer programa en Java Aunque aún carecemos del conocimiento del lenguaje, vamos a presentar un primer programa Java, consistente en la impresión de un mensaje de saludo en la pantalla. Este programa nos va a servir para conocer el procedimiento general que se debe seguir para crear, compilar y ejecutar programas con Java estándar. En el próximo capítulo, abordaremos el estudio de la sintaxis del lenguaje Java y se analizará con detalle el código de este ejemplo. De momento nos limitaremos a su codificación, compilación y ejecución. CODIFICACIÓN Utilizando cualquier editor de texto, por ejemplo el bloc de notas, procedemos a escribir el código mostrado en la figura 9. Hay que tener en cuenta que Java hace distinción entre mayúsculas y minúsculas, por lo que hay que codificarlo tal cual se muestra. Fig. 9. Programa para mostrar un texto de saludo Después, procedemos a guardar este programa en un archivo de texto llamado Saludo.java (el nombre del archivo debe ser el mismo que se le ha dado a la clase). Si se está utilizando el bloc de notas, antes de guardar el archivo se debe elegir Todos los archivos en la opción Tipo, dentro del cuadro de diálogo Guardar, especificando en la opción Nombre el nombre del archivo y su extensión (figura 10).

34 38 PROGRAMADOR JAVA 2 CERTIFICADO. CURSO PRÁCTICO RA-MA Fig. 10. Guardar archivos de código Java con el bloc de notas COMPILACIÓN La compilación de un archivo de código fuente.java se realiza a través del comando javac.exe del JDK. Si se ha establecido correctamente la variable de entorno PATH, javac podrá ser invocado desde el directorio en el que se encuentre el archivo.java (figura 11). Tras ejecutar este comando, se generarán tantos archivos.class como clases existan en el código fuente, en este ejemplo se creará solamente el archivo Saludo.class. Fig. 11. Compilación de un archivo de código fuente Java En caso de que existan errores sintácticos en el código fuente, el compilador nos habría informado de ello y, por supuesto, el.class no se generaría.

35 RA-MA CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN A JAVA 39 Por ejemplo, si en el código anterior cambiamos System por system, al intentar la compilación obtendríamos un mensaje de error como el indicado en la figura 12. Fig. 12. Error en la compilación de una clase EJECUCIÓN Para ejecutar el programa, utilizaremos el comando java.exe, seguido del nombre de la clase que contiene el método main(), en nuestro caso será Saludo, que es la única clase existente. Es necesario que la variable de entorno CLASSPATH esté correctamente configurada e incluya el carácter. (Directorio actual) en la lista de direcciones, lo que permitirá invocar al comando java desde el directorio en el que se encuentra el.class (figura 13). Fig. 13. Ejecución de la clase principal

36 40 PROGRAMADOR JAVA 2 CERTIFICADO. CURSO PRÁCTICO RA-MA La llamada a java.exe insta a la máquina virtual a buscar en la clase indicada un método llamado main() y proceder a su ejecución. Posteriormente trataremos con más detalle este método. En caso de que java.exe no encuentre la clase, bien porque la dirección del directorio actual (.) no figure en la variable CLASSPATH o bien porque el nombre de la clase sea incorrecto, se producirá una excepción (error) de tipo NoClassDefFoundError al intentar ejecutar el comando java.exe (figura 14). Fig. 14. Error de ejecución de la clase Si el problema no es la dirección de la clase, sino que el formato del método main() no es correcto, el programa compilará correctamente pero se producirá una excepción de tipo NoSuchMethodError (figura 15) al ejecutar el comando. Fig. 15. Si el formato del método main() no es correcto la JVM no lo encuentra

37 RA-MA CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN A JAVA 41 El procedimiento que se acaba de explicar para compilar y ejecutar la clase Saludo es el mismo que habrá que aplicar para las distintas clases que vamos a crear a lo largo de los próximos capítulos. ENTORNOS DE DESARROLLO PARA JAVA Cuando se va a desarrollar una aplicación que puede contar con un elevado número de líneas de código y va a estar constituida de varias clases, la utilización de las herramientas del SDK para la compilación y ejecución de los programas puede resultar engorrosa, además de dificultar la detección y solución de errores, tanto de compilación como de ejecución. En esos casos resulta mucho más práctica la utilización de un entorno de desarrollo integrado (IDE). Un IDE proporciona todos los elementos indispensables para la codificación, compilación, depuración y ejecución de programas dentro de un entorno gráfico amigable y fácil de utilizar. Los IDE para Java utilizan internamente las herramientas básicas del JDK en la realización de estas operaciones, sin embargo, el programador no tendrá que hacer uso de la consola para ejecutar estos comandos, dado que el entorno le ofrecerá una forma alternativa de utilización, basada en menús y barras de herramientas. La figura 16 muestra el aspecto de uno de estos entornos de desarrollo, se trata de NetBeans 5.5. Fig. 16. Aspecto de NetBeans 5.5

38 42 PROGRAMADOR JAVA 2 CERTIFICADO. CURSO PRÁCTICO RA-MA La escritura de código también resulta una tarea sencilla con un IDE. Estos suelen contar con un editor de código que resalta las palabras reservadas del lenguaje para distinguirlas del resto del código, algunos incluso permiten la auto escritura de instrucciones utilizando la técnica Intellisense, que consiste en mostrar la lista completa de métodos de un objeto según se escribe la referencia al mismo (figura 17). Fig. 17. Auto escritura de instrucciones con un IDE Existen en el mercado numerosos IDE para desarrollar aplicaciones Java. La figura 18 muestra una tabla en la que aparecen algunos de los más utilizados en la actualidad. En ella se indica el nombre del producto, el fabricante y una dirección en la que se puede obtener información sobre las características del producto, descarga de versiones de aprendizaje, etc. Todos ellos permiten la creación de aplicaciones tanto J2SE como J2EE. Entorno de desarrollo NetBeans Jbuilder Jdeveloper Eclipse Fabricante Sun Microsystem Borland Oracle Eclipse Foundation Más info Fig. 18. Entornos de desarrollo para aplicaciones Java

39 RA-MA CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN A JAVA 43 La mecánica de utilización de estos programas es muy similar. Todos ellos se basan en el concepto de proyecto como conjunto de clases que forman una aplicación, así pues, el primer paso que habrá que seguir para crear una aplicación con uno de estos entornos de desarrollo será la creación de un proyecto. A la hora de crear un proyecto, los IDE nos dan la posibilidad de elegir entre diferentes plantillas o tipos de proyecto, según la aplicación que vamos a desarrollar (figura 19). File -> New Project File -> New NetBeans 5.5 Jbuilder 2005 Fig. 19. Creación de tipos de proyecto en NetBeans y JBuilder CONCEPTOS BÁSICOS DE PROGRAMACIÓN EN JAVA Una de las principales características de Java, comentada anteriormente, es el hecho de que es un lenguaje totalmente orientado a objetos. Como tal, todo programa Java debe estar escrito en una o varias clases, dentro de la cuales se podrá hacer uso además del amplio conjunto de paquetes de clases prediseñadas. Aunque hay un capítulo especialmente dedicado al estudio de la programación orientada a objetos, vamos a aclarar a continuación algunos conceptos básicos, necesarios para poder avanzar en el aprendizaje del lenguaje. Objetos Desde el punto de vista de la programación, un objeto es una especie de caja negra (figura 20) que expone una serie de operaciones (métodos) que pueden ser utilizados por otros programas para la realización de tareas mayores, de la misma forma que en el mundo real un objeto de tipo televisión expone los

40 44 PROGRAMADOR JAVA 2 CERTIFICADO. CURSO PRÁCTICO RA-MA métodos encender(), cambiarcanal() o ajustarvolumen() para permitir a un usuario ver su programa o película favorita. método 1 método 2 : método n Objeto Código método Código método Código método Fig. 20. Representación lógica de un objeto con sus métodos Para poder invocar a los métodos de un objeto desde fuera del mismo es necesario disponer de la referencia al objeto. Normalmente, ésta se guarda una variable que a través del operador. permite hacer la llamada a los métodos del objeto de la forma indicada en la figura 21. referenciaobjeto.metodo1(); referenciaobjeto.metodo2(argumento1, argumento2,..); referenciatelevision.encender(); referenciatelevision.ajustarvolumen("subir", 2); Fig. 21. Llamada a los métodos de un objeto Algunos métodos necesitan que se les proporcione una serie de datos (argumentos de llamada) para poder realizar su función. Los argumentos deben ser suministrados en la llamada al método, situándolos entre paréntesis y separados por, a continuación del nombre del método, tal y como se refleja en la llamada al método ajustarvolumen() de la figura 21. Incluso en aquellos métodos que no

41 RA-MA CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN A JAVA 45 requieran parámetros, la sintaxis de Java obliga a utilizar los paréntesis en la llamada a los mismos. Clases Las clases contienen la definición de los objetos, dicho de otra manera, una clase es el lugar en el que se codifican los métodos que van a exponer los objetos de esa clase. Siguiendo con el símil de la televisión, una marca y modelo de televisor sería la clase (cada modelo de televisor define sus propios métodos), mientras que un televisor concreto de esa marca y modelo sería el objeto. En Java una clase se define de la forma indicada en la figura 22. [public] class Nombreclase { //Declaración de campos o atributos //Definición de métodos Fig. 22. Definición de una clase Java Opcionalmente, la palabra class puede estar precedida por el modificador de acceso public, su uso se explicará más adelante en un tema dedicado a los modificadores de acceso, por ahora basta decir que una clase definida como public debe ser almacenada en un archivo.java cuyo nombre tiene que ser exactamente el mismo que el de la clase. Una vez definida la clase con sus métodos, los programadores podrán crear objetos de la misma (instancias) para poder hacer uso de los métodos. Las instancias u objetos de una clase se crean con el operador new, este operador crea la instancia, la almacena en memoria y devuelve una referencia a la misma que normalmente se guarda en una variable para, posteriormente, invocar a los métodos del objeto (figura 23).

42 46 PROGRAMADOR JAVA 2 CERTIFICADO. CURSO PRÁCTICO RA-MA Variable que almacenará la referencia al objeto Creación del objeto Nombreclase v=new Nombreclase(); v.metodo1(); Llamada a los métodos del objeto TelevisorSony v=new TelevisorSony(); v.encender(); Fig. 23. Creación de un objeto o instancia y posterior llamada a sus métodos Métodos y campos Los métodos definen el comportamiento de los objetos de una clase, estos métodos pueden hacer uso de campos o atributos para almacenar información sobre el objeto, información que puede ser utilizada posteriormente por cualquiera de los métodos del objeto. Por ejemplo, la clase TelevisorSony debería tener un campo volumen donde almacenar el volumen actual del televisor, de este modo, el método ajustarvolumen() podrá usar este campo para mantener actualizado en cada momento el volumen del televisor. En Java, los métodos de una clase se implementan mediante funciones y los campos mediante variables, la sintaxis se indica en la figura 24. Donde la palabra tipo, representa un tipo de dato válido en Java y puede ser un tipo de dato primitivo (los trataremos con detalle en el próximo capítulo) o un tipo objeto y debe ser utilizado para indicar el tipo de dato de los campos, los parámetros de métodos y valor de devolución de éstos. Como hemos comentado, los métodos de una clase Java pueden recibir determinados datos (argumentos) en la llamada. Los valores recibidos por el método se declaran en la cabecera de éste como parámetros de llamada. La declaración de parámetros de un método sigue el formato de la declaración de variables en Java.

43 RA-MA CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN A JAVA 47 Tipo de dato devuelto por el método Tipo de dato almacenado por el campo Parámetros de llamada [public] class Nombreclase { [private] tipo campo1; //otros campos [public] tipo metodo1(tipo param1, tipo param2,..) { //codigo método [return valor;] //otros métodos Valor devuelto por el método Fig. 24. Definición de una clase Java con métodos y campos Cuando se invoca a un método utilizando argumentos, éstos son copiados en los parámetros declarados en la cabecera del método (figura 25). Así pues, los argumentos de llamada deben coincidir en número y tipo con los parámetros declarados. Opcionalmente, un método puede devolver un resultado al punto de llamada, para lo cual se utiliza la palabra return en alguna parte del cuerpo del método, seguida del valor a devolver. El tipo de devolución del método se indica en la definición del mismo, delante del nombre, en caso de que no devuelva ningún resultado el tipo de devolución será void. Llamada al método objeto.metodo(argumento1, argumento2) Declaración del método : tipo metodo(tipo parametro1, tipo parametro2){ : : Fig. 25. Paso de argumentos a parámetros