Wybrane elementy jezyka Java

1
Wybrane elementy jezyka Java

• Pawel Zdziarski

2

• Wyjatki
• Reflection
• Tworzenie i zarzadzanie obiektami
• Garbage Collector i finalize()
• Nowe elementy Javy 1.5
• Typy sparametryzowane
• Covariant return types
• autoboxing
• Petla w stylu foreach
• Bezpieczne (type-safe) enumeracje
• Statyczne import
• Metody ze zmienna liczba parametrów

3
Wyjatki

• Obsluga bledów semantycznych (runtime) w sposób
  efektywniejszy niz zwracanie kodu bledu metody
• Podnoszenie wyjatku
• Wywolanie metody podnoszacej wyjatek (throws)
• Explicite klauzula throw

4
Obsluga wyjatków

• Wyjatki sa zgodnie z definicja jezyka precise
  zoptymalizowana implementacja moze wykonac czesc
  instrukcji naprzód, ale w przypadku zgloszenia
  wyjatku musi zadbac o to, zeby w widocznym stanie
  wykonania (user-visible state) wyliczone byly
  dokladnie te wyrazenia, które wystapily przed
  wyrazeniem podnoszacym wyjatek
• Znajdowana jest klauzula catch bloku try-catch
  dynamicznie zawierajacego generujace wyjatek
  wyrazenie

5
Obsluga wyjatków

• Jaki bedzie rezultat wykonania
• try
• try throw new Exception1()
• catch(Exception1 e)
• System.out.println("Wewnetrzny catch
  e.toString())
• throw new Exception2()
• finally throw new Exception3()
• catch (Exception e)
• System.out.println("Zewnetrzny catch
  e.toString())

• Blok try-catch-finally ma jeden atrybut
  propagowany dalej wyjatek. Zgodnie z definicja
  jezyka, wewnetrzny blok w tym przykladzie bedzie
  propagowal wyjatek klasy Exception3, a wiec
• Wewnetrzny catch mypackage18.Application1Excepti
  on1
• Zewnetrzny catch mypackage18.Application1Excepti
  on3

6
Przyczyny powstania wyjatku

• Blad wykonania JVM wyjatek zglaszany
  synchronicznie
• Operacja niezgodna z semantyka jezyka (np.
  java.lang.ArithmeticException )
• Blad ladowania/linkowania programu (
  NoClassDefFound )
• Brak zasobu ( OutOfMemoryError,
  NoRouteToHostException )
• Jawne uzycie klauzuli throw

• Wyjatek podnoszony asynchronicznie
• Moze wystapic potencjalnie w dowolnym punkcie
  wykonania biezacego watku
• Inny watek wywoluje stop()
• Wewnetrzny blad JVM ( VirtualMachineError )

7
Hierarchia wyjatków

• checked (podklasy Exception nie bedace
  RuntimeException) musza byc wyspecyfikowane w
  klauzuli throws metody lub konstruktora
  kompilator wymusza implementowanie obslugi takich
  wyjatków
• Unchecked kompilator nie wymusza na
  programiscie obslugi (ani deklaracji throws)
• RuntimeException (np. ArithmeticException,
  NullPointerException) - kompilator nie ma
  mozliwosci posluzenia sie zaawansowanymi
  technikami dowodzenia poprawnosci programów i
  nie moze przez to stwierdzic, czy dany ciag
  instrukcji moze wygenerowac taki wyjatek lub nie
• Error (np. OutOfMemoryError extends
  VirtualMachineError) mamy do czynienia z
  nienormalnym (abnormal) stanem JVM

8
Error jest osobna, dziedziczaca po Throwable
klasa dzieki temu wszystkie wyjatki, które da
sie jakos obsluzyc, mozna potraktowac
konstrukcja catch (Exception e)
9

• Wyjatki
• Reflection
• Tworzenie i zarzadzanie obiektami
• Garbage Collector i finalize()
• Nowe elementy Javy 1.5
• Typy sparametryzowane
• Covariant return types
• autoboxing
• Petla w stylu foreach
• Bezpieczne (type-safe) enumeracje
• Statyczne import
• Metody ze zmienna liczba parametrów

10
Pakiet java.lang.reflect

• Dostep do obiektów reprezentujacych konstrukcje
  samego jezyka
• Obiekt Class (pakiet java.lang) reprezentuje
  zaladowana postac binarna klasy uzycie
• public static Class forName(String className)
  throws ClassNotFoundException
• Method reprezentuje metode klasy lub interfejsu
• Class c Class.forName(nazwaKlasy)
• Method m c.getDeclaredMethods()
• for (int i 0 i lt m.length i)
  System.out.println(mi.toString())
• Analogiczne uzycie obiektów klas Field,
  Constructor
• Interfejs Member implementowany przez Field,
  Constructor, Class i Method udostepnia metode
  getModifiers()

11

• Wyjatki
• Reflection
• Tworzenie i zarzadzanie obiektami
• Garbage Collector i finalize()
• Nowe elementy Javy 1.5
• Typy sparametryzowane
• Covariant return types
• autoboxing
• Petla w stylu foreach
• Bezpieczne (type-safe) enumeracje
• Statyczne import
• Metody ze zmienna liczba parametrów

12
Konstruktory

• W kodzie konstruktora pierwsza instrukcja moze,
  opcjonalnie, byc explicite wywolaniem
  konstruktora. Wpp domyslnie super() jest pierwsza
  instrukcja kodu konstruktora
• Explicite wywolania konstruktora
• this(ltlista_argumentowgt)
• super(ltlista_argumentowgt)
• ltwyrazeniegt.super()

13
Wyrazenie.super()

• Tzw. kwalifikowane wywolanie konstruktora
  nadklasy. Przyklad ze specyfikacji jezyka
• class Outer
• class Inner
• class ChildOfInner extends Outer.Inner
• ChildOfInner() (new Outer()).super()

14
Jak wykonywana jest konstrukcja wyrazenie.super()
?

• Rozwazamy konstrukcje
• class O
• class S
• class C extends O.S
• C() wyrazenie.super(argumenty)
  ciag_pozostalych_instrukcji_konstruktora
• wyrazenie jest wyliczane. Jesli jego wartoscia
  jest null, wywolanie konstruktora nadklasy konczy
  sie wyjatkiem NullPointerException
• Niech O bedzie klasa bezposrednia otaczajaca
  statycznie (leksykalnie) klase (C), w której
  konstruktorze wystapila konstrukcja
  wyrazenie.super
• Jesli wartoscia wyrazenia nie jest obiekt klasy O
  ani podklasy klasy O, generowany jest blad
  kompilatora
• Wyrazenia argumenty sa wyliczane, od lewej do
  prawej
• Konstruktor jest wywolywany

15

• Wyjatki
• Reflection
• Tworzenie i zarzadzanie obiektami
• Garbage Collector i finalize()
• Nowe elementy Javy 1.5
• Typy sparametryzowane
• Covariant return types
• autoboxing
• Petla w stylu foreach
• Bezpieczne (type-safe) enumeracje
• Statyczne import
• Metody ze zmienna liczba parametrów

16
GC i finalization

• Srodowisko uruchomieniowe Javy utrzymuje tablice
  referencji do obiektów.
• Referencja jest usuwana, gdy obiekt przestaje byc
  widoczny
• Jawne przypisanie null do zmiennej
• Gdy nie ma wiecej referencji do obiektu,
• Finalization uzycie System.runFinalization()
  wywola finalize() dla wszystkich obiektów
  czekajacych na postprzatanie
• Garbage collection uzycie System.gc() jawnie
  uruchamia GC

17
Osiagalnosc referencji

• Wyznaczanie zbioru referencji nieosiagalnych
  (unreachable) dla zadnego z watków programu
• Jesli wszystkie referencje do obiektu pochodza z
  obiektów nieosiagalnych, sam obiekt jest
  nieosiagalny
• Uwaga dodatkowe warunki jesli uzywamy JNI

18
finalization

• finalize() zaimplementowana w Object (jako pusta
  metoda), programista moze ja przeslonic
• public class ProcessFile
• protected void finalize() throws Throwable
• try
• file.close()
• finally
• super.finalize()
• (ciekawostka) w J2ME brak metod zwiazanych z
  garbage collection jawne przypisanie null moze
  zasugerowac GC mozliwosc posprzatania obiektu
• Reference Objects and Garbage Collection,
  artykul na stronie http//developer.java.sun.com/d
  eveloper/technicalArticles/ALT/RefObj/

19

• Wyjatki
• Reflection
• Tworzenie i zarzadzanie obiektami
• Garbage Collector i finalize()
• Nowe elementy Javy 1.5
• Typy sparametryzowane
• Covariant return types
• autoboxing
• Petla w stylu foreach
• Bezpieczne (type-safe) enumeracje
• Statyczne import
• Metody ze zmienna liczba parametrów

20
interface ActionltE extends Exceptiongt void
run() throws E class AccessController public
static ltE extends Exceptiongt void exec(ActionltEgt
action) throws E action.run() public
class Main public static void
main(String args) try
AccessController.exec ( new
ActionltFileNotFoundExceptiongt() public
void run() throws FileNotFoundException
someFile.delete() // new Action
... ) // AccessController.exec() //
koniec bloku try catch
(FileNotFoundException e) // koniec
metody main() // koniec class Main
21
Typy sparametryzowane i JVM

• Programy uzywajace generics sa tlumaczone do
  bytecodeu Javy, wykonywanego przez JVM
• Proces nazywany erasure polega na mapowaniu typów
  generycznych do typów niesparametryzowanych
• Niech T oznacza erasure typu T, zachodza wtedy
  m.in.
• T ltT1,...,Tngt T
• T T
• Dokladny opis mechanizmu erasure, tlumaczenia
  metod i wyrazen w Adding Generics to the Java
  Programming Language Participant Draft
  Specification, dostepnym np. ze strony
  java.sun.com

22
Typy sparametryzowane i tablice

• Bez generics tablice maja nastepujaca wlasnosc
• Tablica referencji nadtypu jest nadtypem tablicy
  referencji podtypu
• Wynika stad np. to, ze Object jest nadtypem
  String
• Mozemy dzieki temu m.in. napisac
• Object objArr new String10
• Brak analogicznej wlasnosci w przypadku typów
  sparametryzowanych
• LinkedListltObjectgt objList new
  LinkedListltStringgt()
• daje blad kompilacji

23
Dynamiczna informacja o typie i array store check

• Tablice w Javie zawsze posiadaja dynamiczna
  informacje o typie przechowywanych w nich
  obiektów
• W czasie wykonywania operacji na tablicach
  wykonywany jest tzw. array store check, który
  moze spowodowac zgloszenie ArrayStoreException
• Object objArr new String10
• objArr0 new Object()
• kompiluje sie, ale w czasie wykonania zglasza
  wyjatek
• Programista moze zakladac, ze tablica zawiera
  elementy tego samego typu (albo podtypów tego
  typu)
• Store check nie jest w ogóle wykonywany w
  przypadku kolekcji typów sparametryzowanych, bo
  ponizszy kod
• LinkedListltObjectgt objList new
  LinkedListltStringgt()
• w ogóle sie nie skompiluje

24
Typy sparametryzowane i tablice

• Tablice typów sparametryzowanych nie sa
  dopuszczalne ze wzgledów bezpieczenstwa
• class BoxltTgt final T xBox(T x) this.x
  xBoxltStringgt niebezpiecznaTablica new
  BoxltStringgt3Object tablicaObiektow
  niebezpiecznaTablicatablicaObiektow0 new
  BoxltIntegergt(3) / blad nie znajdowany przez
  tzw. array store check /
• String s niebezpiecznaTablica0.x // BOOM!

25
Typy sparametryzowane i rzutowanie

• Kompilator nie zna typu sparametryzowanego
  przed uruchomieniem programu
• zadanie utrzymania poprawnosci rzutowan do typu
  parametrycznego nalezy do programisty
• static Integer foo() Double d new
  Double(1.0)return (Integer) d
• Powyzszy kod nie kompiluje sie z bledem
  inconvertible types (znaleziono Double,
  oczekiwano Integer)

26
Typy sparametryzowane i rzutowanie
public class BadCast static ltTgt T foo()
Double d new Double( 1.0 )return ( T )
dpublic static void main( String args )
System.out.println( BadCast.ltIntegergtfoo() )

• Powyzszy program nie generuje ostrzezen
  kompilatora i wykonuje sie dajac...
• 1.0
• !!!
• Dla przypomnienia
• class Number extends Object
• class Integer extends Number
• class Double extends Number
• Kompilator zauwazylby blad przy rzutowaniu,
  jesli w kodzie funkcji foo() napisalibysmy po
  prostu return d
• Kompilator nie generuje bledu, jesli napiszemy
  return (T) d

27

• Wyjatki
• Reflection
• Tworzenie i zarzadzanie obiektami
• Garbage Collector i finalize()
• Nowe elementy Javy 1.5
• Typy sparametryzowane
• Covariant return types
• autoboxing
• Petla w stylu foreach
• Bezpieczne (type-safe) enumeracje
• Statyczne import
• Metody ze zmienna liczba parametrów

28
Covariant return types

• Do wersji 1.4 jezyka przeslaniajaca
  implementowana w nadklasie metoda podklasy
  musiala miec identyczna sygnature w
  szczególnosci, zwracany typ
• Ponizszy kod nie kompiluje sie w JRE 1.4.1_02
• class Fruit implements Cloneable
• Fruit copy() throws CloneNotSupportedException
  return (Fruit) clone()
• class Apple extends Fruit implements Cloneable
• Apple copy() throws CloneNotSupportedException
  return (Apple) clone()
• Wywolujac clone() na obiekcie Apple dostajemy
  obiekt nadklasy Fruit i musimy niepotrzebnie
  rzutowac w dól do Apple
• Java 1.5 dopuszcza taka konstrukcje

29

• Wyjatki
• Reflection
• Tworzenie i zarzadzanie obiektami
• Garbage Collector i finalize()
• Nowe elementy Javy 1.5
• Typy sparametryzowane
• Covariant return types
• autoboxing
• Petla w stylu foreach
• Bezpieczne (type-safe) enumeracje
• Statyczne import
• Metody ze zmienna liczba parametrów

30
System typów i autoboxing

• Typy proste (primitives) i referencyjne (obiekty)
• Czasem konstrukcja wymaga uzycia typu
  referencyjnego
• Jako typu parametryzujacego szablon
• Jako obiektów kolekcji np. List
• Konieczne rzutowania
• list.add(new Integer(1))
• int i ((Integer)list.get(0)).intValue()
• Autoboxing / autounboxing robi to automatycznie
• Integer integer new Integer(1)
• integer 1

31

• Wyjatki
• Reflection
• Tworzenie i zarzadzanie obiektami
• Garbage Collector i finalize()
• Nowe elementy Javy 1.5
• Typy sparametryzowane
• Covariant return types
• autoboxing
• Petla w stylu foreach
• Bezpieczne (type-safe) enumeracje
• Statyczne import
• Metody ze zmienna liczba parametrów

32
Iterowanie po elementach kolekcji

• Dotychczas (Java 1.4) uzywamy konstrukcji typu
• public void drawAll (Collection c)
• Iterator itr c.iterator()
• while (itr.hasNext())
• ((Shape)itr.next()).draw()

• Uzywajac typów parametrycznych, mozemy
  zaoszczedzic sobie kodowania kilku rzutowan
• public void drawAll (CollectionltShapegt c)
• IteratorltShapegt itr c.iterator()
• while (itr.hasNext())
• itr.next().draw()

33
Petla foreach generics

• Nowa dopuszczalna postac petli for
• public void drawAll(CollectionltShapegt c)
• for (Shape sc)
• s.draw()
• Rozwijane automatycznie do kodu
• for (IteratorltShapegt i c.iterator()
  i.hasNext())
• Shape s i.next()
• s.draw()

34

• Wyjatki
• Reflection
• Tworzenie i zarzadzanie obiektami
• Garbage Collector i finalize()
• Nowe elementy Javy 1.5
• Typy sparametryzowane
• Covariant return types
• autoboxing
• Petla w stylu foreach
• Bezpieczne (type-safe) enumeracje
• Statyczne import
• Metody ze zmienna liczba parametrów

35
Bezpieczne (type-safe) typy wyliczeniowe

• Dotychczas
• class Movement
• public static final int UP 0
• public static final int LEFT 1
• public static final int DOWN 2
• public static final int RIGHT 3
• Wywolanie metody oczekujacej parametru takiego
  typu wyliczeniowego z parametrem np. 5 nie
  wygeneruje bledu kompilacji
• Nowa konstrukcja enum
• class Movement
• public enum Direction up, left, down, right

36

• Wyjatki
• Reflection
• Tworzenie i zarzadzanie obiektami
• Garbage Collector i finalize()
• Nowe elementy Javy 1.5
• Typy sparametryzowane
• Covariant return types
• autoboxing
• Petla w stylu foreach
• Bezpieczne (type-safe) enumeracje
• Statyczne import
• Metody ze zmienna liczba parametrów

37
Statyczne import

• Po uzyciu
• import static java.lang.Math.
• mozemy pisac po prostu
• int i abs(-1)
• zamiast kwalifikowac dodatkowo nazwa pakietu
• int i Math.abs(-1)
• Potencjalne bledy kompilacji w przypadku
  powstajacej w ten sposób dwuznacznosci nazw

38

• Wyjatki
• Reflection
• Tworzenie i zarzadzanie obiektami
• Garbage Collector i finalize()
• Nowe elementy Javy 1.5
• Typy sparametryzowane
• Covariant return types
• autoboxing
• Petla w stylu foreach
• Bezpieczne (type-safe) enumeracje
• Statyczne import
• Metody ze zmienna liczba parametrów

39
Zmienna liczba argumentów

• public static int sum(int args...)
• int sum 0
• for (int x args ) / uzycie wczesniej
  przedstawianej konstrukcji foreach /
• sum x
• return sum

40
Literatura i URLs

• Wprowadzenie do uzycia Generics
• http//developer.java.sun.com/developer/technicalA
  rticles/releases/generics/
• Artykul o tablicach typów sparametryzowanych
• http//www.langer.camelot.de/Articles/Java/JavaGen
  erics/ArraysInJavaGenerics.htm
• The Java Language Specification, dostepna z
  java.sun.com