Java. Uniwersalne techniki programowania - ebook
Java. Uniwersalne techniki programowania - ebook
Książka przedstawia sposoby i techniki programowania użyteczne we wszelkich zastosowaniach języka Java. W publikacji akcentowany jest kontekst praktyczny: jak i do czego poszczególnych narzędzi językowych używać. Specjalna uwaga zwracana jest na nowe elementy języka, dostępne w wersjach 8 i 9. Rozbudowane rozdziały o kolekcjach, wejściu-wyjściu, programowaniu współbieżnym i dynamicznym stanowią swoiste kompendia, które dają nie tylko orientację co do zestawu dostępnych środków programowania, ale również omawiają ważne szczegóły i niuanse ich zastosowań. Zakłada się, że czytelnik ma orientację w podstawach programowania w języku Java, ale niekoniecznie musi być zaawansowanym programistą. Dlatego ważne bloki tematyczne (takie jak np. programowanie obiektowe i funkcyjne w Javie) omawiane są od podstaw. Do interesujących szczegółowych tematów poruszanych w książce należą:
- definiowanie metod w interfejsach (w tym metod prywatnych, poczynając od Javy w wersji 9),
- lambda-wyrażenia i przetwarzanie strumieniowe,
- obiekty typu Optional jako monady oraz ich użycie,
- spliteratory,
- zadania typu CountedCompleter jako kontynuacje oraz ich zastosowania,
- zadania typu CompletableFuture (dostępne od Javy 8) i ich praktyczne użycie, - wyspecjalizowane synchronizatory, w tym - nowe w Javie 8 - obiekty typu StampedLock,
- zastosowanie refleksji oraz uchwytów metod (MethodHandle),
- tworzenie dynamicznych klas i obiektów typu proxy,
- zastosowania JavaBeans i delegacyjnego modelu obsługi zdarzeń zmian ich właściwości,
- definiowanie i przetwarzanie adnotacji (w tym definiowanie procesorów adnotacji),
- użycie skryptów z poziomu aplikacji Javy.
Spis treści
Wstęp
1. Klasy
1.1. Abstrakcja i hermetyzacja
1.2. Enumeracje
1.3. Definiowanie klas
1.4. Wykorzystanie składowych statycznych
1.5. Przeciążanie metod i konstruktorów
1.6. Klasy i obiekty niezmienne
1.7. Inicjowanie
1.8. Singletony
1.9. Klasy opakowujące typy proste
2. Ponowne wykorzystanie klas
2.1. Dziedziczenie
2.2. Konwersje referencyjne
2.3. Stwierdzanie typu
2.4. Dziedziczenie w Javie
2.5. Przedefiniowanie metod
2.6. Kowariancja typów wyników
2.7. Przedefiniowanie metod w wyliczeniach
2.8. Przedefiniowanie a wyjątki
2.9. Przedefiniowanie a przeciążanie, przesłanianie i pokrywanie
2.10. Adnotacja @override
2.11. Metody wirtualne i polimorfizm
2.12. Kompozycja
2.13. Kompozycja a dziedziczenie
2.14. Reguły ponownego wykorzystania klas
3. Wyjątki
3.1. Obsługa wyjątków
3.2. Zgłaszanie wyjątków
3.3. Ponowne zgłaszanie wyjątków
3.4. Niskopoziomowe przyczyny i łańcuchowanie wyjątków
3.5. Wykorzystanie informacji o śladzie stosu
4. Interfejsy i klasy wewnętrzne
4.1. Metody i klasy abstrakcyjne
4.2. Pojęcie interfejsu
4.3. Problem wielodziedziczenia
4.4. Definiowanie i implementowanie interfejsów
4.5. Interfejsy jako typy danych
4.6. Implementacja metod w interfejsach
4.7. Mixiny
4.8. Właściwości metod domyślnych
4.9. Prywatne metody w interfejsach
4.10. Pojęcie klasy wewnętrznej
4.11. Przykładowe zastosowanie klasy wewnętrznej
4.12. Anonimowe klasy wewnętrzne
4.13. Lokalne klasy wewnętrzne
5. Typy i metody sparametryzowane (generics)
5.1. Definiowanie typów sparametryzowanych. Typy surowe i czyszczenie typów
5.2. Ograniczenia parametrów typu
5.3. Restrykcje
5.4. Metody sparametryzowane
5.5. Uniwersalne argumenty typu
6. Elementy programowania funkcyjnego w Javie 8. Przegląd pragmatyczny
6.1. O programowaniu funkcyjnym
6.2. Interfejsy na pomoc
6.3. Lambda-wyrażenia: pierwsze spotkanie
6.4. O gotowych interfejsach funkcyjnych
6.5. O przetwarzaniu strumieniowym
7. Lambda-wyrażenia
7.1. Interfejsy funkcyjne i lambda-wyrażenia
7.2. Składnia i cechy lambda-wyrażeń
7.3. Referencje do metod i konstruktorów
7.4. Gotowe interfejsy funkcyjne
7.5. Interfejsy z pakietu java.util.function a wyjątki kontrolowane
7.6. Lambda-wyrażenia i obiekty typu Optional
8. Proste narzędzia
8.1. Analiza składniowa tekstów i wyrażenia regularne
8.2. Uproszczenia stosowania wyrażeń regularnych w klasach String i Scanner
8.3. Działania na liczbach
8.4. Daty i czas
8.4.1. Tradycyjna klasa Calendar i operacje na datach
8.4.2. Daty i czas w Javie 8 – elementy nowego API
8.5. Formatowanie liczb i dat
8.6. Metody tablicowe
9. Kolekcje
9.1. Architektura kolekcji (JCF). Interfejsy i implementacje
9.2. Programowanie w kategoriach interfejsów
9.3. Ogólne operacje na kolekcjach
9.4. Operacje opcjonalne oraz wyjątki zgłaszane przez metody kolekcyjne
9.5. Przekształcanie kolekcji. Kolekcje z tablic
9.6. Przykłady ogólnych operacji na kolekcjach
9.7. Iterowanie po kolekcjach
9.7.1. Tradycyjny iterator i rozszerzone for
9.7.2. Iteracje wewnętrzne
9.7.3. Spliteratory
9.7.4. Konkurencyjne modyfikacje
9.8. Listy
9.8.1. Podstawowe implementacje i operacje
9.8.2. Szczególne implementacje list: niuanse metody Arrays.asList(...)
9.8.3. Iteratory listowe
9.8.4. Przykłady operacji na listach
9.9. Kolejki
9.10. Zbiory typu HashSet, metody hashCode() i equals()
9.11. Porównywanie i porządkowanie elementów kolekcji
9.12. Zbiory uporządkowane i nawigowalne
9.13. Mapy
9.13.1. Wprowadzenie
9.13.2. Implementacje i interfejsy. Ogólne operacje na mapach
9.13.3. Iterowanie po mapach
9.13.4. Użycie domyślnych metod interfejsu Map
9.13.5. Sortowanie map
9.14. Algorytmy, widoki, fabrykatory kolekcji
9.15. Własne implementacje kolekcji
10. Przetwarzanie strumieniowe
10.1. Pojęcie strumienia. Rodzaje i cechy operacji strumieniowych
10.2. Uzyskiwanie strumieni
10.3. Przegląd operacji na strumieniach
10.4. Filtrowanie i leniwość strumieni
10.5. Metoda forEach dla strumieni
10.6. Sortowanie strumieni
10.7. Redukcja
10.8. Proste kolektory
10.9. Kolektory budujące mapy
10.10. Generatory
10.11. Strumienie równoległe
10.12. Przykłady innych użytecznych metod
11. Wejście-wyjście
11.1. Programowanie wejścia-wyjścia: obraz ogólny
11.2. Abstrakcyjne strumienie wejścia-wyjścia. Operacje elementarne
11.3. Strumieniowe klasy przedmiotowe
11.4. Instrukcja try-with-resources. Automatyczne zarządzanie zasobami a obsługa tłumionych wyjątków
11.5. Strumieniowe klasy przetwarzające – przegląd
11.6. Buforowanie
11.7. Binarne strumienie wejścia-wyjścia
11.8. Kodowanie-dekodowanie przy użyciu strumieni wejścia-wyjścia
11.9. Serializacja obiektów
11.10. Potoki
11.11. Analiza składniowa strumieni – StreamTokenizer
11.12. Obiekty plikowe i klasa File
11.13. Wygodne metody klasy java.nio.fi le.Files
11.14. Skaner
11.15. Przeglądanie katalogów
11.16. Archiwa
11.17. Pliki o dostępie swobodnym
11.18. Nowe wejście-wyjście (NIO): przegląd
11.19. NIO: bufory
11.20. NIO: kanały i bufory. Kanały plikowe
11.21. Widoki buforów bajtowych
11.22. NIO: bufory – uporządkowanie bajtów (endianess)
11.23. NIO: bufory znakowe. Kodowanie i dekodowanie
11.24. NIO: operacje kanałowe na wielu buforach (scattering i gathering)
11.25. NIO: mapowanie plików
11.26. NIO: bezpośrednie transfery kanałowe
12. Programowanie współbieżne i równoległe
12.1. Procesy i wątki
12.2. Uruchamianie równoległych działań. Tworzenie wątków
12.3. Zadania i wykonawcy
12.4. Zamykanie wykonawców. Oczekiwanie na zakończenie zadań i serwis kompletacji (CompletionService)
12.5. Zadania powtarzalne, opóźnione i okresowe
12.6. Wykonawcy a pule wątków
12.7. ForkJoinPool i zadania rekursywne
12.8. Kompletery typu CountedCompleter
12.9. CountedCompleter jako kontynuacja
12.10. Kiedy i jak używać zadań typu ForkJoinTask? Praktyczny przykład użycia kompleterów
12.11. Zadania kompletowalne (CompletableFuture)
12.12. Przerywanie zadań z zewnątrz i kończenie pracy wątków
12.13. Synchronizacja
12.14. Synchronizacja za pomocą jawnego ryglowania
12.15. Rygle do odczytu i zapisu: ReentrantReadWriteLock i StampedLock
12.16. Synchronizatory wyższego poziomu
12.17. Unikanie synchronizacji: struktura kodu, volatile, atomiki i konkurencyjne kolekcje
12.18. Koordynacja pracy wątków – mechanizm wait-notify
12.19. Koordynacja: warunki
13. Dynamiczna Java
13.1. Mechanizm refleksji
13.2. Uchwyty metod
13.3. Znaczenie refleksji – praktyczne przykłady
13.4. Refleksja a generics
13.5. Dynamiczne klasy proxy
13.6. JavaBeans
13.6.1. Koncepcja JavaBeans
13.6.2. Nasłuch i wetowanie zmian właściwości za pomocą obsługi zdarzeń
13.6.3. Introspekcja
13.7. Adnotacje
13.7.1. Istota adnotacji i sposoby ich definiowana
13.7.2. Przetwarzanie adnotacji w fazie wykonania
13.7.3. Przetwarzanie adnotacji w fazie kompilacji. Transformowanie kodu bajtowego
13.8. Skrypty w Javie
14. Lokalizacja i internacjonalizacja aplikacji
14.1. Lokalizacje
14.2. Jeszcze trochę o formatorach liczbowych
14.3. Waluty
14.4. Strefy czasowe
14.5. Kalendarze i zlokalizowane daty
14.6. Porównywanie i sortowanie napisów
14.7. Internacjonalizacja aplikacji i dodatkowe zasoby (resource bundle)
Literatura
| Kategoria: | Programowanie |
| Zabezpieczenie: |
Watermark
|
| ISBN: | 978-83-01-18480-3 |
| Rozmiar pliku: | 2,6 MB |
FRAGMENT KSIĄŻKI
W książce przedstawiono sposoby i techniki programowania użyteczne we wszelkich zastosowaniach języka Java. Materiał nie jest przeznaczony dla całkiem początkujących programistów Javy. Jednak choćby pobieżna orientacja w podstawach programowania w tym języku wystarczy, aby korzystając z materiału książki, znacznie pogłębić swoją wiedzę. Mając na względzie programistów niezbyt zaawansowanych w języku Java, każdy z poruszanych ważnych tematów, takich jak:
• programowanie obiektowe i funkcyjne,
• obsługa wyjątków,
• przetwarzanie kolekcji,
• programowanie operacji wejścia-wyjścia,
• programowanie współbieżne i równoległe,
• programowanie dynamiczne,
• lokalizacja i internacjonalizacji aplikacji,
jest omawiany od podstaw. Jednocześnie położono nacisk na kontekst praktyczny: jak i do czego stosować poszczególne narzędzia językowe? Szczególną uwagę skierowano na nowe elementy języka dostępne w wersji 8 i 9.
Rozbudowane rozdziały o kolekcjach, wejściu-wyjściu, programowaniu współbieżnym i równoległym oraz programowaniu dynamicznym można traktować jako swoiste kompendia, które dają nie tylko orientację co do zestawu dostępnych uniwersalnych środków programowania, lecz także omawiają ważne szczegóły i niuanse ich stosowania. Będą one zapewne interesujące również dla Czytelników już zaawansowanych w programowaniu w Javie.
Warto może też wymienić szczególnie ciekawe tematy omawiane w książce. Należą do nich:
• statyczne i domyślne metody interfejsów oraz mixiny, a także szczegółowe przedstawienie gotowych implementacji takich metod w gotowych interfejsach (zwłaszcza kolekcyjnych);
• możliwości i sposoby implementacji w interfejsach metod prywatnych (poczynając od Javy w wersji 9);
• lambda-wyrażenia wraz z przeglądem gotowych interfejsów funkcyjnych i zastosowania ich domyślnych metod;
• sposoby postępowania z wyjątkami kontrolowanymi w lambda-wyrażeniach;
• obiekty typu Optional jako monady oraz ich zastosowanie;
• spliteratory;
• przetwarzanie strumieniowe (pakiet java.util.stream);
• instrukcja try-with-resources jako ogólny sposób działania na dowolnych zasobach wymagających zamykania (z prezentacją koncepcji tłumionych wyjątków oraz rozszerzeń składniowych w Javie w wersji 9);
• metody strumieniowego przetwarzania plików;
• działania na katalogach za pomocą wizytorów, a także z użyciem przetwarzania strumieniowego;
• działania na archiwach, w tym za pomocą systemu plikowego ZipFileSystem i metod interfejsu FileVisitor;
• szczegółowe i obrazowe omówienie mechanizmu fork-join oraz koncepcji work-steeling;
• obiekty typu CountedCompleter jako kontynuacje oraz inne ich zastosowania;
• zadania typu CompletableFuture (nowe w Javie 8) i ich praktyczne zastosowanie;
• zasady i sposoby kończenia z zewnątrz równolegle wykonujących się zadań, w zależności od typu tych zadań;
• wyspecjalizowane synchronizatory, w tym – nowe w Javie 8 – obiekty typu StampedLock;
• zastosowanie refleksji oraz uchwytów metod (MethodHandle);
• tworzenie dynamicznych klas i obiektów typu proxy;
• zastosowania JavaBeans i delegacyjnego modelu obsługi zdarzeń zmian ich właściwości;
• definiowanie i przetwarzanie adnotacji (w tym definiowanie procesorów adnotacji);
• użycie skryptów z poziomu aplikacji Javy.
Jak już wspomniano, lektura książki wymaga znajomości podstaw programowania w języku Java. Założono m.in., że Czytelnik jest świadomy znaczenia pojęcia referencji w Javie, dlatego są czasem stosowane uproszczone opisy elementów języka czy fragmentów kodu. Zamiast dość niezgrabnych (choć precyzyjnych) tekstów typu: „metodzie przekazujemy jako argument referencję do obiektu klasy String” lub „metoda zwraca referencję do obiektu klasy String”, są używane prostsze sformułowania, np. „metodzie przekazujemy napis, metoda zwraca napis”. Oczywiście, zawsze należy pamiętać o różnicy między obiektem a referencją do obiektu.
Informacje na ten temat (a także omówienie innych ważnych podstaw języka) można znaleźć np. w książce autora Programowanie praktyczne od podstaw, wydanej przez WN PWN w 2014 roku. Prezentowane w niej bardziej zaawansowane tematy w obecnej publikacji zostały poszerzone i uzupełnione.
W doborze treści i sposobu jej prezentacji autor wykorzystał swoje doświadczenia z prowadzenia wykładów i zajęć programistycznych w Polsko-Japońskiej Akademii Technik Komputerowych. Niektóre fragmenty książki powstały na ich podstawie.
Praca jest przeznaczona dla Czytelników, którzy chcą samodzielnie rozwijać umiejętności programowania. Z powodzeniem może być też używana np. na jedno- lub dwusemestralnych kursach programowania na studiach wyższych.
Krzysztof Barteczko
Warszawa, sierpień 2015ROZDZIAŁ 3 Wyjątki
------------------------------------------------------------------------
Programowanie w Javie sprowadza się do tworzenia obiektów i wywoływania na ich rzecz metod albo też, gdy nie mamy obiektów, wywoływania metod statycznych. W konstruktorze i w trakcie wykonania metody może powstać jakiś błąd. W Javie błędy wykonania programu obsługuje się za pomocą obsługi wyjątków.
------------------------------------------------------------------------
3.1. Obsługa wyjątków
------------------------------------------------------------------------
Wyjątek to sygnał o błędzie w trakcie wykonania programu.
------------------------------------------------------------------------
Wyjątek powstaje na skutek jakiegoś nieoczekiwanego błędu. Jest zgłaszany lub – mówiąc inaczej – sygnalizowany. Ponadto wyjątek jest (może lub musi być) obsługiwany.
Prosty schemat obsługi wyjątków:
try {
// ... w bloku try ujmujemy instrukcje, które mogą spowodować wyjątek
} catch(TypWyjątku exc) {
// ... w klauzuli catch umieszczamy obsługę wyjątku
}
Gdy w wyniku wykonania instrukcji w bloku try powstanie wyjątek typu TypWyjatku, sterowanie zostanie przekazane do kodu umieszczonego w powyższej klauzuli catch.
Przykłady
A. Brak jawnej obsługi wyjątku (kod 3.1). Powstały błąd (wyjątek) powoduje zakończenie programu, a JVM wyświetla komunikat o jego przyczynie.
public class NoCatch {
public static void main(String args) {
int a = 1, b = 0, c = 0;
c = a/b;
System.out.println(c);
}
}
Kod 3.1. Brak jawnej obsługi wyjątku
Wynik na konsoli:
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
at NoCatch.main(NoCatch.java:6)
B.Zabezpieczamy się przed możliwymi skutkami całkowitoliczbowego dzielenia przez zero, obsługując wyjątek ArithmeticException (kod 3.2).
public class Catch1 {
public static void main(String args) {
int a = 1, b = 0, c = 0;
String wynik;
try {
c = a/b;
wynik = "" + c;
} catch (ArithmeticException exc) {
wynik = "***";
}
System.out.println(wynik);
}
}
Kod 3.2. Obsługa wyjątku ArithmeticException
