Prácticas de Fundamentos de Informática

Transcripción

1 Prácticas de Fundamentos de Informática Primer Curso Graduado en Ingeniería de Tecnologías y Servicios de Telecomunicación Curso Centro Politécnico Superior Área de Lenguajes y Sistemas Informáticos v 3.0 Septiembre 2016

2 Práctica 1: Entorno de Trabajo. Edición, compilación y depurado de un programa Java. 1. Objetivo de la práctica Los objetivos de esta primera práctica de la asignatura son los siguientes: Familiarización con el computador y los elementos básicos de su sistema operativo. Familiarización con el entorno de desarrollo de programas en Java Eclipse y el JDK. Instalación del entorno de desarrollo en el ordenador personal de cada alumno. El guión de esta primera práctica está redactado para que te sirva como una breve guía de referencia sobre la instalación de eclipse y como usar el entorno. No dediques la primera sesión de prácticas a su lectura. La idea es familiarizarte con el entorno editando un programa, depurándolo y ejecutándolo. Lee el guión de la primera práctica tranquilamente antes o después de la primera sesión y utiliza el guión como manual de referencia durante la primera o posteriores sesiones de prácticas. En el resto de sesiones de prácticas lee el guión y trabájalo previamente para que puedas finalizar la práctica durante la sesión. 2. Acceso a las cuentas de Windows Con el usuario de invitado para esta asignatura solo tienes permiso de escritura en las carpetas c:\. Se recomienda por tanto crear previamente una carpeta c:\temp\practicastel y trabajar sobre ella. Todo lo que hagas se almacenará ahí. Cuando acabes la práctica: Debes asegurarte de copiar los ficheros creados durante el desarrollo de la práctica en algún dispositivos de almacenamiento bajo tu control (por ejemplo: memoria USB, almacenarlos en la cuenta de una maquina de docencia, enviarlos por a tu cuenta de correo electrónico ) para poner disponer de ellos en la siguiente sesión de prácticas. Debes eliminar los ficheros generados durante la sesión de prácticas. No se garantiza ni la privacidad ni la no modificación de aquellos ficheros que hayan sido generados durante la sesión de prácticas. Si ya dispones de cuenta propia en las máquinas del laboratorio con usuario/clave utilízala siempre, y recuerda salir de la sesión al acabar la práctica. 3. Trabajando con la herramienta de desarrollo Eclipse Para facilitar la tarea de desarrollo de programas existen entornos que permiten trabajar de un modo menos espartano que el uso de la línea de comandos de MS-DOS o Unix. Podemos citar JBuilder de Borland-Inprise, NetBeans, Eclipse. En este curso utilizaremos Eclipse que se puede obtener de la red ( ) y es de libre distribución. La instalación de Eclipse detecta automáticamente la versión de JDK que va a utilizar. En caso de que no la encontrase automáticamente, se puede configurar específicamente al lanzar la herramienta de desarrollo con el siguiente argumento en la línea de comandos (se puede configurar como un acceso directo): C:\...\eclipse\eclipse.exe -vm c:\...\jre1.5.0_06\bin\javaw -vmargs -Xmx256M

3 Al iniciarse Eclipse aparecerá la pantalla de bienvenida que se muestra en la Figura 1. Para poder comenzar a trabajar con el entorno de desarrollo será necesario definir un workspace o directorio raíz de trabajo, tal y como se observa en la Figura 2. Por ejemplo, se puede establecer el directorio c:\usuarios\practicastel como directorio que contendrá las subcarpetas que crees para cada práctica. También se puede establecer el workspace desde la línea de comandos usando el argumento data. Fig. 1. Pantalla de Presentación del Eclipse. Fig. 2. Configuración del Workspace En los siguientes subapartados aparecen sólo alguna de las características ó recomendaciones de uso de la herramienta Eclipse. En caso de que tengas más dudas acerca del uso de la herramienta, deberás consultar la ayuda en línea (opción de menú Help:Help Contents), o bien accediendo a la página Web donde se encuentra también toda la documentación del programa Pantalla de Bienvenida La primera vez que se utiliza Eclipse, aparecerá una pantalla de Bienvenida como se muestra en la Figura 3. En esta pantalla de bienvenida, existen las siguientes opciones a realizar: Overview. Proporciona un vistazo general a las características principales del entorno de desarrollo, sobre todo para familiarizarse con la interfaz de usuario (Fig. 4). What s New. Para los que han utilizado con anterioridad la herramienta Eclipse, esta utilidad describe las nuevas características que proporciona la última versión frente a versiones anteriores (Fig. 5). Samples. La mejor manera de conocer cómo funciona la herramienta, sería la ejecución de los ejemplos que Eclipse pone a nuestra disposición. (Fig. 6). Tutorials. Otra forma de conocer todas las características de Eclipse es ejecutando alguno de los tutoriales de manejo del entorno de desarrollo disponibles (Fig. 7). Workbench. Usando esta opción se accede directamente al marco de trabajo de Eclipse (Fig. 8).

4 Fig. 3. Pantalla de Bienvenida Fig. 4. Opción Overview Fig. 5. Opción What s New Fig. 6. Opción Samples Fig. 7. Opción Tutorials Fig. 8. Opción Workbench

5 3.2. Entorno de Trabajo El entorno de trabajo o Workbench nos proporciona una interfaz de usuario intuitiva, bien estructurada y sencilla de utilizar, ya que tiene bien definidas cada una de las zonas de trabajo. En la Figura 9 se puede observar la interfaz de usuario que nos vamos a encontrar al utilizar Eclipse. Las diferentes partes en las que está dividida la interfaz son: a) Explorador de Paquetes ( Package Explorer ). Determina la estructura que tienen los entornos de trabajo, proyectos, aplicaciones java, paquetes y clases java. b) Editor. El editor sirve para ver, modificar, y comprobar la validez de las clases java con las que trabajamos. Se encuentra siempre en la parte central de la pantalla. c) Outline. El resumen (outline) nos permite comprobar la estructura del fichero activo en el editor (clases, métodos, variables, etc.) d) Errores, tareas, consola. En la parte inferior del editor se encuentran las aplicaciones que nos permiten conocer el estado de desarrollo del proyecto desarrollado, tanto errores, como tareas a completar, como la salida de la consola. Fig. 9. Entorno de Trabajo (Workbench)

6 3.3. Crear un proyecto Inicia la herramienta Eclipse haciendo doble clic sobre el ejecutable Eclipse.exe o seleccionando la opción de menú que se haya configurado a tal efecto ("Inicio: Programas: Eclipse... ). Para la realización de cada práctica se recomienda crear un proyecto nuevo usando la opción de menú File: New: Project. De esta forma se pueden agrupar los ficheros correspondientes a una determinada práctica dentro de ese proyecto para compilarlos y ejecutar los programas que comparten una configuración común. Crea por ejemplo el proyecto denominado 0.1pract. Al seleccionar File: New: Project aparecerá una pantalla como la que se muestra en la Figura 10. Para crear el nuevo proyecto hay que dotar a dicho proyecto de un nombre identificativo (ej. practica1), que estará representado como un directorio dentro del workspace definido cuando se lanzó Eclipse. En la Figura 11 se pueden observar todas las propiedades que se pueden definir en la creación del nuevo proyecto. El nuevo proyecto que has creado se configurará sobre la carpeta: c:\usuarios\practicastel\workspace Una buena política de desarrollo en cualquier lenguaje de programación es separar los ficheros fuentes de sus correspondientes compilados. Es decir, se pretende conseguir que la estructura de los ficheros fuente sea paralela a la de los compilados. Por defecto eclipse, dentro de tu carpeta personal (c:\usuarios\practicastel\) crea una subcarpeta denominada 0.1pract, y dentro de esta otras dos nuevas subcarpetas: src: contendrá todos los ficheros y paquete con código fuente (sources) bin: será el directorio de salida donde se generarán los ficheros.class compilados. Fig. 10. Crear un proyecto nuevo Fig. 11. Definir las propiedades del nuevo proyecto

7 3.4. Crear una aplicación Los lenguajes orientados a objetos, como Java, se basan en el concepto de clase. Todas las variables y métodos de Java deben pertenecer a una clase. Una clase es una colección de datos (variables) y de métodos (funciones) que operan sobre dichos datos. En principio, cada clase pública debe ir en un fichero con extensión.java, que se llame igual que la clase. Para añadir nuevas clases al proyecto utilizaremos la opción de menú File: New: Class. Elige Saluda como nombre del programa (clase) que deberás escribir a continuación. La opción public static void main(string[] args) debe marcarse para que la clase sea un programa (en ese caso se ejecutará el método main de la clase). Nota: En la parte superior de la pantalla nos aparece que El uso del paquete por defecto está desaconsejado. En otras sesiones de prácticas hablaremos de cómo crear un paquete donde estructurar las clases que creemos para cada proyecto. El código que debes teclear es el siguiente (que tiene un par de errores, escritos adrede para que luego se produzcan errores de compilación): import java.util.scanner; //Para usar la clase Scanner public class Saluda { public static void main(string[] args) { String nombre; Scanner entrada = new Scanner (System.in); } System.out.print("Escribe tu nombre:"); Nombre = entrada.nextlinea(); System.out.println( "Hola" + nomb + ", mucho gusto"); } El editor de Eclipse es un editor típico del entorno Windows, se puede copiar, cortar, pegar, buscar y sustituir etc. Tiene un sistema de sangrado inteligente que facilita la tarea de escritura. Se puede conseguir aumentar el sangrado de una porción de código o disminuirlo seleccionándolo y pulsando tabulador o mayúsculas-tabulador. Guarda el texto en disco pulsando en el icono del disco que hay en la barra de herramientas o bien con Ctrl-S o bien con File:Save. Antes de compilar el programa, asegúrate de que los ficheros.class generados al compilar se almacenen en la subcarpeta clases que creaste previamente. Si no configuraste el directorio de salida al crear el proyecto o deseas cambiar el directorio de salida, puedes hacerlo ahora utilizando la opción de menú Project: Properties y modificando el valor de la caja de texto Default output folder. Igualmente, deberás configurar el proyecto para incluir las clases del paquete utilesconsola que utiliza el programa., tal y como explicaremos a continuación Compilación de Aplicaciones Para compilar el programa deberás utilizar la opción de menú Project: Build Project, en el caso de que no esté marcada la compilación automática. En este último caso, será suficiente con salvar el fichero para que se compile.

8 En la parte de abajo (subpestaña Problems ) se informará sobre el proceso de compilación indicándote los posibles errores. Puedes ir avanzando de error en error, una flecha en el código fuente te señala la línea donde se ha producido el error. En lugar de utilizar el entorno, podemos trabajar directamente con el JDK (Java development kit). Primero editaremos el programa con un editor cualquiera. Si en lugar de un editor es un maquetador (Ej. Microsoft Word) debes asegúrate de guardar el programa como sólo texto. Al guardar el fichero debe tener el nombre de la clase con la extensión.java. Para compilar el programa debes llamar el compilador: >javac HolaMundo.java Si observas el directorio (ls en UNIX, dir en Windows), verás que se ha creado el fichero HolaMundo.class. Para ejecutarlo: >Java HolaMundo Hola Mundo Antes de poder ejecutar el programa tenemos que corregir los errores que contiene. Volvamos al programa Saluda que hemos copiado en el Eclipse. Fig. 12. Aplicación Java con errores.

9 El primer error se produce porque el método se llama nextline(), el segundo porque se ha puesto mal el nombre de la variable. Corrige ambos errores y recompila con Project: Build project. Ahora no te deberá mostrar ningún error. El fichero compilado se llama Saluda.class y se habrá creado en la subcarpeta clases del proyecto Ejecución de Aplicaciones Finalmente, hay que llamar al intérprete de la máquina virtual. En el entorno Eclipse esto se hace utilizando la opción de menú Run: Run as: Java application. Si trabajásemos directamente con el JDK deberíamos invocar al intérprete (comando java) pasándole como parámetro el fichero compilado sin poner la extensión.class. Así pues, en el intérprete de órdenes teclearíamos: java Saluda Fig. 13. Ejecución de un programa Java.

10 3.7. Añadir paquetes a un proyecto Si necesitamos crear un paquete de clases seleccionaremos el directorio que contiene los fuentes del proyecto y utilizaremos la opción de menú desplegable New: Package. Aparecerá un diálogo para indicar el nombre del paquete, que coincidirá con el nombre de una subcarpeta en el directorio donde se guardan los fuentes del proyecto. Fig. 14. Añadir un paquete a un proyecto 3.8. Añadir argumentos en la línea de comandos Una vez seleccionada la clase que queremos ejecutar en el panel izquierdo ( Package explorer ), se debe seleccionar la opción del menú desplegable Run as: Run. Entonces, se debe seleccionar la pestaña Arguments e introducir los argumentos de la línea de comandos en el área de texto Program arguments (ver Fig. 16). Fig. 15. Añadir argumentos en la línea de comandos

11 3.9. Selección de un proyecto Cuando ya hemos creado/abierto varios proyectos dentro de la herramienta de desarrollo de Eclipse y queremos visualizar solo uno en concreto, deberemos seleccionar el proyecto deseado en la subventana izquierda (dentro de la pestaña que permite navegar a través de los proyectos y las clases) y elegir la opción Go into del pop-up menú (menú desplegable con el botón derecho del ratón) Generar documentación Fig. 16. Selección de proyectos dentro de un workspace Para generar la documentación de las clases y paquetes desarrollados se utiliza la herramienta javadoc. Desde el entorno de Eclipse se facilita la utilización de la herramienta javadoc a través del diálogo que se despliega con la opción de menú Project: Generate Javadoc : En primer lugar, se localiza el ejecutable de la herramienta javadoc utilizando el botón Configure. A continuación se debe configurar el directorio de salida de la documentación utilizando la caja de texto Destination y el botón Browse asociado. Por último, se pulsará el botón Finish para finalizar y generar por primera vez la documentación.

12 Fig. 12. Generación de documentación con la herramienta javadoc Depuración de errores Utiliza la opción de menú Run: Toggle line breakpoint para establecer (o eliminar) puntos de parada. También se puede utilizar el menú desplegable que aparece al pulsar el botón derecho del ratón sobre el margen izquierdo de la ventana que muestra el código de una clase Java. Utiliza la opción de menú Run: Debug para lanzar la ejecución en modo depuración de errores. Aparecerá una ventana de debugger (depurador) con el estado de todas las variables. Puedes utilizar las opciones Run: step into (F5) y Run: Step over (F6) para ejecutar el código instrucción a instrucción. Step over ejecuta las llamadas a métodos como si fueran sentencias simples.

13 Fig. 13. Depuración de un programa Utilizar y crear librerías (.jar) Cuando se quiere distribuir una aplicación desarrollada en Java que incluya un número considerable de clases y paquetes, conviene generar una librería. Las librerías en Java son archivos con extensión.jar que comprimen (al estilo de los ficheros zip) un conjunto de clases compiladas (.class) organizadas en paquetes. Se puede explorar el contenido de un fichero.jar con programas de compresión de ficheros como WinZip. Para crear una librería en el entorno Eclipse debemos utilizar la opción de menú File: Export y seleccionar JAR File como se muestra en la Fig. 14 siguiendo los siguientes pasos: 1. Marcaremos el proyecto a exportar (área Select the resources to export ). 2. En la zona Select export destination se indicará el nombre del fichero que vamos a crear. 3. Pulsa Next dos veces para llegar al paso donde puedas indicar cuál es la clase principal contenedora del método main que se ejecutará al hacer doble clic sobre el fichero.jar que se genere. Pulsa el botón Browse asociado a Main class para seleccionar la clase principal de tu proyecto 4. Pulsa Finish" para finalizar. Si ha ido todo bien, habrás generado un fichero con extensión.jar que se puede ejecutar simplemente haciendo doble clic sobre él y si el sistema operativo que utilizas tiene configurada una máquina virtual de Java por defecto. En cualquier caso, si has exportado el ejemplo como divisores.jar, podrás ejecutarlo con java classpath divisores.jar Divisores.

14 Fig. 14. Construcción de una librería jar Fig. 15. Configurar la clase principal

15 4. Trabajar directamente con el JDK No es obligatorio utilizar el entorno de desarrollo presentado en el apartado anterior. Es posible trabajar directamente con un editor de texto para codificar los ficheros con extensión.java y el paquete de herramientas denominado JDK. Sin embargo, es altamente recomendable conocer qué es cada cosa en Java. Java Runtime Environment (JRE). Conjunto de herramientas Java necesarias para la ejecución de programas Java, generalmente clases. Su uso se realiza a través de la directiva java. Java Software Development Kit (JDK). El JDK es el conjunto de herramientas que sirven para el desarrollo de software. Entre estas herramientas se encuentra el compilador de bytecodes javac, que, tomando una clase.java, la compila y deja el resultado en una clase.class, directamente ejecutable con una máquina virtual Java, como la proporcionada por el comando java del JRE. Este entorno funciona en modo intérprete de órdenes, es decir, hay que: Escribir los programas con cualquier editor, guardarlos, Teclear la orden de compilación (comando javac) para generar los bytecodes (.class) a partir del código fuente de la clase (.java). Notas: o Hay que asegurarse que el ejecutable javac sea accesible desde la el directorio donde se invoca al ejecutable en la consola de comandos. o Si en el código fuente se hace referencia a librerías previamente compiladas se debe utilizar la opción classpath <rutas separadas por ;> (o configurar la variable de entorno CLASSPATH) para que el compilador encuentre esas librerías. o Si se desea que el compilador genere los.class en un directorio diferente al directorio donde se invoca a javac se debe utilizar la opción d <directory>. Y por último lanzar el intérprete de Java (comando java) para que ejecute la clase deseada Como ejemplo, se muestra el contenido de un archivo de comandos MS-DOS (extensión.bat) para compilar y ejecutar una clase Java denominada Divisores.java, especificando explícitamente la localización de JDK y del classpath: set JAVA_PATH=C:\Archivos de Programa\Java\jdk1.5.0_06\bin\ %JAVA_PATH%javac -classpath "y:/infarq/libreriacurso/clases" -sourcepath fuentes -d clases fuentes\*.java %JAVA_PATH%java -classpath "libreriacurso/clases;clases" Divisores pause

16 5. Instalación de Eclipse y JDK Para finalizar esta práctica, se explica el proceso que debe seguir el alumno para instalar el software necesario para realizar las prácticas de Informática en sus ordenadores personales. Debemos visitar la página web y seleccionar Eclipse IDE for Java Developers (126 MB). El fichero que se descargará está comprimido en formato.zip. Basta con descomprimirlo utilizando cualquier programa de compresión de ficheros, como por ejemplo WinZip. Una vez descomprimido, Eclipse ya está listo para utilizarse. Fig. 21. Página de descarga de Eclipse.