Javaqert

Tema 1: Introducción
Antonio J. Sierra

Indice
1. Introducción histórica. Origen de Java.
2. Características de Java.
3. La máquina virtual de Java. Bytecode.
4. Palabras reservadas.
5. Introducción a la programación orientada a
objetos.
6. Diferencias entre C/C++ y Java.
7. Ejemplo: “Hello world”, en el modelo de
aplicación clásico.

Lenguajes de programación
• Modelo computacional: colección de valores y operaciones
• Tipos de modelos computacionales (Paradigma): imperativo, funcional, lógico …
• Computación: aplicación de una secuencia de operaciones a un valor para obtener otro
valor
• Programa: especificación de una computación
• Lenguaje de programación: notación para escribir programas
• Sintaxis de un lenguaje de programación: estructura o forma de los programas
• Semántica de un lenguaje de programación: relaciones entre un programa y un modelo
de computación
• Pragmática de un lenguaje de programación: grado de éxito con el que un programa
cumple sus objetivos tanto en su fidelidad con el modelo de computación subyacente
como su utilidad para los programadores

Modelo de Programación.
• Un modelo de programación provee (y determina)
la visión y métodos de un programador en la
construcción de un programa o subprograma.
• Los diferentes paradigmas son el resultado de los
distintos estilos de programación y las diferentes
formas de pensar en la solución de problemas (con
la solución de múltiples “problemas” se construye
una aplicación).

Modelo Imperativo
• Describe la programación como una
secuencia instrucciones o comandos que
cambian el estado de un programa.
• El código máquina en general está basado
en el paradigma imperativo.
• Su contrario es el paradigma declarativo.
• En este paradigma se incluye el paradigma
procedimental (procedural) entre otros.

Ejemplo
a=2
b=3
c=4
Programa
a=b+c
b=b+1
Estado 0
a=7
b=3
c=4
a=7
b=4
c=4
Estado 1
Estado 2
a=b+c
b=b+1

Programación Estructurada
• La programación se divide en bloques (procedimientos y
funciones) que pueden o no comunicarse entre sí.
• Además la programación se controla con secuencia,
selección e iteración.
• Permite reutilizar código programado y otorga una mejor
compresión de la programación.
• Es contrario al paradigma no estructurado, de poco uso,
que no tiene ninguna estructura, es simplemente un
“bloque”, como por ejemplo, los archivos batch (.bat)

Modelo Declarativo
• No se basa en el cómo se hace algo (cómo se logra
un objetivo paso a paso), sino que describe
(declara) cómo es algo.
– En otras palabras, se enfoca en describir las
propiedades de la solución buscada, dejando
indeterminado el algoritmo (conjunto de instrucciones)
usado para encontrar esa solución.
– Es más complicado de implementar que el paradigma
imperativo, tiene desventajas en la eficiencia, pero
ventajas en la solución de determinados problemas.

Programación Declarativa
• Usa bloques de construcción como las funciones,
la recursión o la equipación de patrones, para
especificar más la solución que su cálculo de bajo
nivel.
• Tipos:
– Lenguajes funcionales
– Lenguajes lógicos

Programación Funcional
• Usan funciones libres de efectos secundarios como bloques primitivos
de construcción de programas.
– Estas funciones pueden aplicarse, construirse y pasarse como argumento a
otras funciones.
• Concibe a la computación como la evaluación de funciones
matemáticas y evita declarar y cambiar datos.
• En otras palabras, hace hincapié en la aplicación de las funciones y
composición entre ellas, más que en los cambios de estados y la
ejecución secuencial de comandos (como lo hace el paradigma
procedimental).
• Permite resolver ciertos problemas de forma elegante y los lenguajes
puramente funcionales evitan los efectos secundarios comunes en otro
tipo de programaciones.
– Haskell, Miranda, Scala, Lisp, Scheme,Ocaml, SAP, Standard ML,
Erlang,R, F#

Paradigma lógico
• Se basa en la definición de reglas lógicas
para luego, a través de un motor de
inferencias lógicas, responder preguntas
planteadas al sistema y así resolver los
problemas. Ej.: prolog.

Programación Orientado a
Objetos
• Basado en la idea de encapsular estado y operaciones en
objetos.
• En general, la programación se resuelve comunicando
dichos objetos a través de mensajes (programación
orientada a mensajes).
• Se puede incluir -aunque no formalmente- dentro de este
paradigma, el paradigma basado en objetos, que además
posee herencia y subtipos entre objetos. Ej.: Simula,
Smalltalk, C++, Java, Visual Basic .NET, etc.
• Su principal ventaja es la reutilización de códigos y su
facilidad para pensar soluciones a determinados
problemas.

Introducción histórica(I)
• CPL→BCPL → B → C → C++ →Java
• CPL (Combined Programming Language):
1960, basado en ALGOL 60.
• BCPL (Basic Combined Programming
Language ): Martin Richards, 1966.
• B: Ken Thompson y Dennis Ritchie,
reemplazado por C (1969).

Introducción histórica(II)
• C: Bell Telephone Laboratories (1972) por
Dennis Ritchie para usarlo con Unix
– Propósito general,
– Estructurado por bloques,
– Imperativo,
– Procedimientos

Introducción histórica(II)
• C++:
– Bjarne Stroustrup (1979) Bell Labs.
– Como mejora a C: “C con clases”. C++ in 1983.
– Las mejoras comenzaron con la adición de clases,
funciones virtuales, sobrecarga de operadores, herencia
múltiple, plantillas, y manejo de excepciones.
– C++ fue ratificado como estándar en 1998 como
ISO/IEC 14882:1998, la actual versión es de 2003,
ISO/IEC 14882:2003.

Java
• Sun Microsystems (1995)
• Sintaxis deriva de C y C++.
• Orientado a Objetos
• Compilado a bytecode. Ejecutado sobre cualquier
Java virtual machine (JVM). Sobre cualquier
arquitectura.
• Desde 1995 Sun desarrolla e implementa
compiladores, máquinas virtuales y librería de
clases.

A-0
FORTRAN Mark I Autocode
FLOW-MATIC
General Problem Solver
FORTRAN II
FORTRAN IV
ALGOL/
ALGOL58
ALGOL60
JOSS
FORTRAN 66
ALGOL68
FORTRAN 77
PL/1
PL/C
FACT COMTRAN
COBOL
SNOBOL
BASIC
SNOBOL 4 MUMPS COWSEL
POP-1
POP-2
PILOT
INTERCAL
ML
Prolog
Mercury
Bourne
Shell DBase
DBase-II
DBase-III
DBase-IV
dBase 5.0
VULCAN
BETA
Occam
Occam2
Clipper Foxpro
PARADOX
COMAL
GRASS
Altair
BASIC
Gambas
VisualBasic
VB Script
Ada 95
Pascal
Concurrent
Pascal
Ada
Turbo
Pascal
Green
Ada 83
ICON
MODULA
MODULA-2
FORTRAN 90
MODULA-3
Oberon
Oberon2
TurboPascal
OOP
Borland Pascal
ComponentPascal
Delphi
ELAN
APL
CPL
BCPL
B
B BPL
C
D
Unix-Shell
sh
csh ksh bashawk
Ratfor
nawk
gawk
Perl
REXX
PHP
PHP/F1
Perl 5
Tcl
J FL K
NGLS2
Coyote
Smalltalk-80
Smalltalk-72
Objective C
C++
ANSI C
ISO C90
Miranda
Haskell
MetaHaskell
ISO C95
ISO C99
C#
Nemerle
ECMAScript
JavaScript
LiveScript
Java Self
Pike
FP
LPC
Joy
Factor
Simula OOP
PostScript
SIMULA
Simula-67
Forth
Scheme
LISP
Logo
Common LispTRAC
Ada lovelace
Plankalkul

Características de Java
• Simple y seguro
• Portable
• OOP
• Robusto
• Multihilo
• Neutral
• Interpretado
• Rendimiento
• Distribuido
• dinámico

Interprete & Compilador
• Un Intérprete es un
traductor que toma el
programa fuente y lo
traduce y ejecuta lína a
línea.
• Basic, Java, Smalltalk.
• Un Compilador de un
programa que traduce los
programas escritos en
lenguaje de alto nivel a
lenguaje máquina.
• C, C++, Pascal, Fortran,
Cobol.
Programa Fuente
Intérprete
Traduc.y ejec.
Línea a línea
Programa Fuente
Compilador
Programa Objeto

La máquina virtual de Java:
Bytecode.
Programa Java
Compilador
Intérprete
MiPrograma.java
MiPrograma.class
00110100

Programa Java Compilador
Intérprete
MiPrograma.java
PC-compatible
Windows NT
Intérprete Intérprete
Sun Ultra
Solaris
Power Macintosh
System 8

Application Programming
Interface (API)
• Una Application Programming Interface (API) es un conjunto de
funciones, procedimientos o clases que un sistema operativo, librería o
servicio proporciona para soportar peticiones realizadas por un
programa de ordenador.
• Son dependientes de lenguaje, ya que están disponibles solo en un
lenguaje de programación particular. Utilizan la sintaxis y elementos
de los lenguajes de programación para hacer que sea adecuada para
usarla en un contexto particular.
• Son independientes del lenguaje, ya que están escritas en una forma
en que pueden ser llamadas desde diferentes lenguajes de
programación. Esta característica se conoce como API al estilo
servicio, ya que no limita a un proceso particular o sistema y está
disponible como una llamada a procedimiento remoto.

La máquina virtual de Java
Máquina Virtual de Java
Programa Java
API Java
Plataforma basada en hardware
Plataforma
Java

La máquina virtual de Java
• http://java.sun.com

Palabras reservadas (I)
abstract Especifica la clase o método que se va a implementar más tarde en una subclase.
boolean Tipo de dato que sólo puede tomar valores true o false.
break Sentencia de control para salirse de los bucles.
byte Tipo de dato que soporta valores en 8 bits.
byvalue Reservada para uso futuro.
case Se utiliza en las sentencias switch para indicar bloques de texto.
cast Reservada para uso futuro.
catch Captura las excepciones generadas pro las sentencias try.
char Tipo de dato que puede soportar caracteres Unicode sin signo en 16 bits.
class Declara una clase nueva.
const Reservada para uso futuro.
continue Devuelve el control a la salida de un bucle.
default Indica el bloque de código por defecto en una sentencia switch.
do Inicia un bucle del tipo do-while.
double Tipo de dato que soporta números en coma flotante, 64 bits.
else Indica la opción alternativa en una sentencia if.
extends Indica que una clase es derivada de otra o de una intefaz.
final Indica que una variable soporta un valor constante o que un método no se sobrescribirá.

Palabras reservadas (II)
finally Indica un bloque de código en una estructura try-catch que siempre se ejecutará.
float Tipo de dato que soporta un número en coma flotante de 32 bits.
for Utilizado para iniciar un bucle for.
future Reservada para uso futuro.
generic Reservada para uso futuro.
goto Reservada para uso futuro.
if Evalúa si una expresión es verdadera o falsa y la dirige adecuadamente.
implements Especifica que una clase implementa una interfaz.
import Referencia a otras clases.
inner Reservada para uso futuro.
instanceof Indica si un objeto es una instancia de una clase específica o implementa una interfaz específica.
int Tipo de dato que puede soportar un entero con signo de 32 bits.
interface Declara una interfaz.
long Tipo de dato que soporta un entero de 64 bits.
native Especifica que un método está implementado con código nativo (específico de la plataforma).
new Crea objetos nuevos.
null Indica que una referencia no se refiere a nada.
operator Reservada para uso futuro.
outer Reservada para uso futuro.

Palabras reservadas (y III)
package Declara un paquete Java.
private Especificador de acceso que indica que un método o variable sólo puede ser accesible desde la clase en la que se está declarando.
protected Especificador de acceso que indica que un método o variable solo puede ser accesible desde la clase en la que está
declarado ( o una subclase de la clase en la que está declarada u otras clases del mismo paquete).
public Especificador de acceso utilizado para clases, interfaces, métodos y variables que indican que un tema es accesible desde
la aplicación (o desde donde la clase defina que es accesible).
rest Reservada para uso futuro.
return Envía control y posiblemente devuelve un valor desde el método que fue invocado.
short Tipo de dato que puede soportar un entero de 16 bits.
static Indica que una variable o método es un método de una clase (más que estar limitado a un objeto particular).
super Se refiere a una clase base de la clase utilizada en un método o constructor de clase.
switch Sentencia que ejecuta código basándose en un valor.
synchronized Especifica secciones o métodos críticos de código multihilo.
this Se refiere al objeto actual en un método o constructor.
throw Crea una excepción.
throws Indica qué excepciones puede proporcionar un método.
transiente Especifica que una variable no es parte del estado persistente de un objeto.
try Indica un bloque de código que es comprobado para las excepciones.
var Reservado para uso futuro.
void Especifica que un método no devuelve ningún valor.
volatile Indica que una variable puede cambiar de forma asíncrona.
while Inicia un bucle while.

Introducción a la programación
orientada a objetos (OOP)
• Es un paradigma de programación que usa
“objetos” y sus interacciones para diseñar
aplicaciones y programas de ordenador.
• Esta técnica de programación incluye
– Encapsulación
– Modularidad
– Polimorfismo, y
– Herencia.

Conceptos de la OOP
• Clase
• Objeto
• Instancia
• Método
• Paso de Mensaje
• Herencia
• Abstracción
• Encapsulado
• Polimorfismo

Clase (I)
• Define la abstracción de las cosas (objetos),
incluye sus estados o características (atributos,
campos) y sus propiedades (las cosas que puede
hacer, o métodos, operaciones).
• Se podría decir que una clase es un plano o molde
que describe la naturaleza de algo.
• Ejemplo: la clase Perro podría considerar la
raza, color (características), y la habilidades de
ladrar y sentarse (propiedades).

Clase (y II)
• Las clases proporcionan modularidad y estructura en OOP.
• Una clase debería normalmente ser reconocido por una
persona del dominio del problema que no sea
programador.
• El significado de la clase debería tener sentido en el
contexto al que se le da significado.
• El código de una clase debería ser relativamente
autocontenido (normalmente usando encapsulación).
• Las propiedades y métodos definidos en una clase se
conocen como miembros

Objeto
• Es un ejemplar de una clase.
• La clase Perro define todos los posibles
perros mediante un listado de las características
y propiedades se puede tener el objeto
Lassie, que es un perro particular, con
versiones particulares de las características.
• Un Perro tiene un pelo. Lassie tiene el pelo
de color marrón y blanco.

Detalles de la
implementación
privada
API
Pública

Quinto piñón
Cambio de
piñón
90 rpm
10 mph
frenar
Cambio de
cadencia

Instancia
• Una instancia es el objeto creado a partir de
una clase en tiempo de ejecución.
• El objeto Lassie es una instancia de la
clase Perro.
• El conjunto de valores de los atributos del
objeto particular se conocen como estados.
• El objeto consta de estados y propiedades
que están definidas en la clase de objetos.

Método
• Son las habilidades de un objeto.
• En un lenguaje, los métodos son verbos.
• Lassie es un Perro, que tiene la habilidad de ladrar.
Por tanto, ladrar(), es un método de Lassie.
• Podría tener otros métodos también como, sentar(),
comer(), caminar(), o correr().
• Un método afecta solo a un objeto en particular. Todos
los perros ladran, pero se necesita un solo perro
concreto para que ladre.

Paso de Mensajes
• Es le proceso mediante el cual un objeto envía datos a otro
objeto o pide a otro objeto que invoque a un método.
• En los lenguajes de programación es crear una interfaz.
• Ejemplo, el objeto llamador Antonio podría decir al
objeto Lassie que se siente mediante el paso del mensaje
sentar, que invoca el método sentar de Lassie.
• La sintaxis varía según los lenguajes de programación.
[Lassie sit] en Objective-C. En Java el mensaje a nivel de
código corresponde al “método llamado”. Algunos
lenguajes dinámicos usan otros mecanismos.

CambiaPinyon(ElMasPequenyo)
Tu bicleta
Tu

Abstracción
• Abstracción es simplificar la realidad compleja mediante el
modelado de una clase apropiada al problema, y trabajar al
nivel más apropiado de herencia para un aspecto concreto
del problema.
• Por ejemplo, Lassie el Perro podría ser tratado como
un perro durante mucho tiempo, un Collie (su raza)
cuando se necesite acceder a atributos o propiedades
especificas de esa raza, y como un Animal cuando se
encuentra en una tienda de animales.
• La abstracción se consigue también mediante la
“composición”. Por ejemplo, una clase Coche debería
tener los objetos Motor, Ruedas, Llantas, y muchos
más componentes. No necesitamos los componentes sino
la interfaz.

Encapsulación (I)
• La Encapsulación está relacionada con los detalles de
una clase de objetos que envía mensajes a él.
• La clase Perro tiene un método , ladrar(). El
códiog del método ladrar() define exactamente
como sucede (por ejemplo, inhala() y exhala()).
Pedro el amigo de Lassie , no necesita saber como
ladra.
• La encapsulación se consigue especificando qué clases
podría usar los miembros de un objeto.
• El resultado es que cada obeto expone a cualquier clase
un cierto número de interfaces, estos miembros pueden
acceder a esta clase.

Encapsulación (II)
• La encapsulación previene a los clientes de una interfaz
depender de las partes de la implementación, facilitando
los cambios futuros.
• Los miembros a menudo se especifican como public,
protected o private determinado si están
disponibles para todas las clase, subclases o solo la
definición de las clases.
• Java usa un acceso por defecto que es dentro del mismo
paquete, C# y VB.NET reserva algunos miembros a clases
en el mismo montaje usando internal (C#) o Friend
(VB.NET). Eiffel y C++ permiten especificar que clases
pueden acceder a cualquier miembro.

Herencia
• Las ‘Subclases’ son versiones más especializadas de una clase,
que hereda atributos y propiedades de las clases padres, y
pueden introducir las suyas propias.
• Por ejemplo, la clase Perro podría tener las subclases Collie,
Chihuahua y GoldenRetriever.
• En este caso, Lassie debería ser una instancia de Collie.
• Suponga que la clase Perro define un método ladrar() y la
propiedad colorPelo. Cada una de sus subclases también lo
heredarán. El programador solo deberá escribir una sola vez el
código.
• Las subclases pueden alterar las propiedades tratadas.

Herencia Múltiple
• Es una herencia de más de una clase antecesora,
con las antecesoras sin ser antecesoras de las otras.
• Ejemplo, se declaran las clases Perro y Gato, y
el objeto LosDos, que se crea de los anteriores
con las propiedades de ambos.
• No siempre se puede realizar.
• Es difícil de implementar.
• Es difícil de usar.

Bicicleta de Montaña Bicicleta de Carreras Bicicleta Tandem
Bicicleta

Persona
Comerciante
Florista
Artista Dentista
Ceramista
Fran Luis Juan
Pintor
Sara

Polimorfismo
• Permite al programador tratar miembros de las clases derivadas como
los miembros de las clases padres.
• (en OOP) Es la habilidad de los objetos a responder con llamadas a
con el mismo nombre, cada uno con un propiedades específicas,
dependiendo de los tipos de datos de la llamada.
• Un método o un operador (tal y como +, - o *) puede estar asociado de
forma abstracta a varias situaciones diferentes.
• La herencia puede originar sobreescritura.
• Ejemplo el operador ‘+’ puede realizarse para varias funciones
dependiendo de la implementación para sumar enteros, sumar reales,
concatenar listas, o concatenar cadenas.
• La mayoría de los lenguajes OOP soportan algún nivel de
polimorfismo.

Diferencias entre C/C++ y Java
(I)
• Java no tiene punteros
• Java no incluye estructuras ni uniones
• No permite la sobrecarga de operadores
• No tiene directiva de preprocesado
• Java no realiza ninguna conversión de tipos
automática que signifique una pérdida de precisión
• Todo código está encapsulado en una clase
• No se permiten argumentos por defecto
• No permite la herencia múltiple

Diferencias entre C/C++ y Java
(y II)
• Java no tiene destructores (incorpora el método
finalize()). Java no tiene el operador delete.
(incorpora new como C++, pero no delete)
• Java no utiliza typedef
• En Java no es posible declarar enteros sin signo.
• Java no incluye la sentencia goto
• Los operadores << y >> no están sobrecargados en
operaciones de E/S
• Los objetos sólo se pasan por referencia. (C++, los
objetos se pueden pasar por valor o por referencia)

// HelloWorld.java
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args)
{
System.out.println("Hello, world!");
}
}

Applet
// Hello.java
import java.applet.Applet;
import java.awt.Graphics;
public class Hello extends Applet {
public void paint(Graphics gc)
{ gc.drawString("Hello, world!",
65, 95);
}
}

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<html>
<head>
<title>Hello World Applet</title> </head>
<body>
<applet code="Hello" width="200" height="200">
</applet>
</body>
</html>

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