II Curso Online JAVA-J2EE - Introducción a Java TEMA
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II Curso Online JAVA-J2EE
TEMA 1
Introducción a Java
Autor: PCYTA / Centro de Excelencia de Software Libre de Castilla-La Mancha
Versión: 1.0
Fecha: Revisado 07-02-2008 11:46
Licencia: CC-by-sa 2.5
0 Licencia
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6 de febrero de 2008 Tema 1 2
UNIDAD I. INTRODUCCIÓN A JAVA
0 Usted es libre de:............................................................................................................................2
Bajo las condiciones siguientes:.................................................................................................. 2
1 Introducción a Java....................................................................................................................... 5
1.1 POO. Clases y Objetos..............................................................................................................5
1.2 POO. Herencia.......................................................................................................................... 5
1.3 Polimorfismo............................................................................................................................ 6
1.4 Ventajas de la POO................................................................................................................... 6
1.5 Java: características generales...................................................................................................7
1.6 Visión de la plataforma Java..................................................................................................... 7
2 Conceptos básicos de programación con Java............................................................................ 9
2.1 Diseccionando el programa HolaMundo.................................................................................. 9
2.2 Tipos de datos, variables y Arrays.......................................................................................... 11
2.2.1 Tipos de Datos..................................................................................................................11
2.2.2 Variables.......................................................................................................................... 12
2.2.3 Arrays.............................................................................................................................. 12
2.3 Operadores, expresiones y control de flujo............................................................................ 13
2.3.1 Operadores....................................................................................................................... 13
2.3.2 Expresiones......................................................................................................................13
2.3.3 Control de flujo................................................................................................................13
2.4 Objetos y clases...................................................................................................................... 15
2.5 Herencia.................................................................................................................................. 19
2.6 Interfaces................................................................................................................................ 20
3 Clases y Paquetes en Java........................................................................................................... 23
3.1 Concepto de paquete. Paquetes básicos.................................................................................. 23
3.1.1 Concepto de paquete........................................................................................................ 23
3.1.2 Paquetes básicos...............................................................................................................24
3.2 Gestión de Excepciones.......................................................................................................... 24
3.3 I/O (Entrada/Salida)...............................................................................................................26
3.4 GUI Interfaces Gráficos.......................................................................................................27
3.5 Gestión de Hilos..................................................................................................................... 28
4 Java Avanzado..............................................................................................................................31
4.1 Librerías: Generación y Utilización........................................................................................ 31
4.2 Internacionalización (I18n).....................................................................................................32
4.3 Instrospection y Reflection.....................................................................................................35
4.4 Seguridad................................................................................................................................36
4.5 Rendimiento............................................................................................................................39
6 de febrero de 2008 Tema 1 3
4.6 Testing (JUnit)........................................................................................................................ 40 4.7 Características de la versión J2SE 5.0................................................................................... 42 4.8 Patrones de diseño Java.......................................................................................................... 46 5 IDEs (Integrated Development Environment).......................................................................... 48 6 de febrero de 2008 Tema 1 4
1 Introducción a Java
1.1 POO. Clases y Objetos
• Objetos:
o Elementos que comparten dos características: el estado y el comportamiento.
o Objeto como una pieza de programación que mantiene un estado mediante los
atributos y que expone su comportamiento mediante los métodos.
• Encapsulación: Permite ocultar el estado interno del objeto y ofrece maneras de
interactuar con el mediante los métodos.
• Clase: Es un conjunto de objetos con propiedades (atributos y/o métodos) comunes. Por
lo tanto, una clase muestra el comportamiento general de un grupo de objetos.
• Clase y objeto son dos conceptos interdependientes .Un objeto pertenece a una clase y
una clase contiene objetos. La pertenencia de un objeto a una clase se dice que es una
instanciación de dicha clase en ese objeto. Todos los objetos instanciados en una clase
son similares, y difieren en los valores que toman sus atributos. La definición de una
clase permite que los atributos y los métodos compartidos se definan una sola vez, en la
clase, y no en cada uno de los objetos.
1.2 POO. Herencia
La herencia es la propiedad por la cual las subclases asumen como propios los atributos y
métodos definidos en las superclases. O dicho de otra forma, herencia es la capacidad de un objeto
(clase) para utilizar las estructuras y los métodos existentes en antepasados o ascendientes.
Utilidad:
• conseguir una mayor reutilización de código (no será necesario volver a programar
los métodos que se definieron en las clases superiores) y
• tener un mejor control de los errores pues si lo heredado ya está probado los nuevos
errores deben encontrarse en el nuevo código de las subclases que heredan.
Tipos de herencia
Herencia simple: un tipo derivado se crea a partir de una única clase base.
6 de febrero de 2008 Tema 1 5Herencia múltiple: una clase tiene más de un ascendiente inmediato.
La herencia múltiple presenta problemas de colisión cuando las superclases tienen las mismos
atributos y/o métodos definidos
Java únicamente permite la herencia simple
1.3 Polimorfismo
Se define polimorfismo como la capacidad de que una variable cambie su comportamiento
dependiendo del objeto al que haga referencia. Esta propiedad permite que varios objetos de
diferentes subclases sean tratados como objetos de una única superclase, y que automáticamente se
seleccione el método adecuado a ejecutar dependiendo de la subclase a la que pertenezca.
(Se implementa cuando en la superclase definimos un método abstracto que heredan las subclases,
las cuales lo implementan de distinta manera (mismo nombre))
1.4 Ventajas de la POO
1. Enfoque más natural: el concepto de objeto es natural e intuitivo, pues el mundo está
compuesto de objetos. Tanto para el programador como para el propio usuario final es más
fácil pensar en términos de objetos, y la comunicación entre ambos es más fluida.
2. Encapsulación: la interacción con los objetos únicamente se puede realizar mediante los
6 de febrero de 2008 Tema 1 6métodos lo que permite mantener la implementación interna oculta.
3. Abstracción: la orientación a objetos consiste en aplicar diferentes capas de abstracción en
la modelización de una realidad, identificando sucesivamente los conceptos de objeto, clase
y superclase en sus diferentes grados de iteración.
4. Reutilización: debido a ese proceso de abstracción, las clases se diseñan para que se puedan
reutilizar en muchos sistemas. En este sentido es fundamental el concepto de librerías o
bibliotecas de clases.
5. Menor acoplamiento: las aplicaciones orientadas a objetos tienen un bajo nivel de
acoplamiento debido a la propiedad de encapsulación que tienen los objetos. Ello hace que
las modificaciones de un objeto no afecten a los demás.
6. Mayor cohesión: Los objetos presentan una alta cohesión, justamente porque integran una
colección de datos muy relacionados y los procesos susceptibles de acometerse entre ellos.
7. Mayor capacidad funcional: el bajo acoplamiento y la alta cohesión de los objetos hacen
factible que un sistema inicialmente complejo pueda ser descompuesto más fácilmente en
diferentes capas de clases y subclases, cada una con un grado de complejidad menor. Es
posible desarrollar aplicaciones muy avanzadas conceptualmente pero técnicamente
sencillas.
1.5 Java: características generales
Java es un lenguaje sencillo, orientado a objetos, distribuido, interpretado, robusto, seguro,
de arquitectura neutral, portable, alto rendimiento, multihebra y dinamico.
1.6 Visión de la plataforma Java
1. Como lenguaje de programación.
Como lenguaje de programación, Java se considera un lenguaje de alto nivel con las características
enumeradas en el apartado anterior. Mediante Java se pueden crear todos los tipos de aplicaciones
(aplicaciones ligeras, pesadas, para escritorio, para Internet, etc.) que se puedan realizar con
cualquier otro tipo de lenguaje de programación.
2. Como entorno de desarrollo.
Como entorno de desarrollo, Java proporciona una variada cantidad de herramientas:
6 de febrero de 2008 Tema 1 7• compilador (javac)
• interprete (java)
• generador automático de documentación (javadoc)
• empaquetador de librerías (jar)
• visor de applets (appletviewer)
• etc...
3. Como entorno de despliegue y ejecución de aplicaciones.
Todas las aplicaciones Java requieren para poder ejecutarse que se encuentre instalado en la
máquina destino el JRE o entorno de ejecución Java.
Existen dos entornos de despliegue principales:
• La JRE que se proporciona con la SDK (Software Development Kit) y que incluye un
conjunto completo de librerías de clases (clases básicas, para I/O, GUI, etc.).
• El otro entorno de despliegue y ejecución más conocido es el navegador web. La mayoría de
los navegadores (IE, Mozilla, Opera, etc) proporcionan un intérprete y el entorno de
ejecución.
4. Como plataforma comercial.
A lo largo del tiempo Java ha ido evolucionando y SUN ha ido redefiniendo los productos que
ofrecía. Actualmente, podemos distinguir tres tipos de plataformas ofrecidas por SUN que
pretenden cubrir los distintos sistemas sobre los que pueden ejecutarse aplicaciones:
6 de febrero de 2008 Tema 1 8• J2ME (Micro Edition): pretende cubrir el segmento de mercado de las pequeños
dispositivos como PDAs y teléfonos móviles que se caracterizan por las restricciones tanto
de memoria como de capacidad de procesamiento.
• J2SE (Standard Edition): la versión estándar es la que todos conocemos, desarrollo de
aplicaciones genéricas para ordenadores y servidores.
• J2EE (Enterprise Edition): la versión para empresas hace referencia a aplicaciones
empresariales de gran calidad con procesos transaccionales, totalmente seguras y de gran
rendimiento, con diferentes formas de acceso (online, offline, web, escritorio, batch, etc) e
integradas con otros productos (bases de datos, entornos host, LDAP, etc). Esta versión es
una ampliación de la versión estándar.
2 Conceptos básicos de programación con Java
2.1 Diseccionando el programa HolaMundo
Este es el código de la aplicación:
public class HolaMundo
6 de febrero de 2008 Tema 1 9{
/**
* Primera aplicación Java
*/
public static void main (String[] args) {
// Muestra en la consola el texto Hola Mundo
System.out.println( Hola Mundo );
}
}
Revisemos las instrucciones que componen dicha aplicación:
1. public class HolaMundo {
- Indica el nombre de la clase HolaMundo .
- En Java, todo el código debe encontrarse dentro de la declaración de una clase.
- La clase HolaMundo utiliza el modificador de clase public que indica que nuestra clase
es accesible por cualquier otra clase incluso de diferente paquete. Estudiaremos los paquetes
y los modificadores de clase en un apartado posterior del tema.
2. {
- El '{' indica el inicio de un bloque.
- El bloque se finaliza con el símbolo '}' (utilizados en las líneas 8 y 9).
- Se pueden anidar bloques de forma indefinida.
2. /**
3. * Primera aplicación Java
4. */
- Estas tres líneas indican un comentario en Java.
- En Java se distinguen tres tipos de comentarios:
1. Comentarios Javadoc (el de estas líneas, se utilizan para generar documentación
6 de febrero de 2008 Tema 1 10HTML de forma automática con la herramienta javadoc).
2. Comentarios de estilo C++ (el que vemos en la línea 7).
3. Comentarios de estilo C (empiezan con /* y terminan con */).
5. public static void main (String[] args) {
- Indica el nombre de un metodo en la clase HolaMundo con el nombre de main.
- El método main es el punto de inicio de un programa Java, desde este método se llamaran a
los demás métodos que se indiquen en el mismo.
- Todos los programas (excepto los Applets) se inician en el método main.
- Los parametros que se pasan cuando se realiza la llamada a la clase desde la línea de
comandos se encuentran en el array args.
7. System.out.println( Hola Mundo );
- Esta instrucción muestra en línea de comandos el texto Hola Mundo .
- El ';' (punto y coma) sirve para separar instrucciones.
Los ficheros en Java tienen que finalizar siempre con la extensión .java. El nombre del fichero debe
coincidir con el nombre de la clase pública que contenga. Así, si la clase se llama HolaMundo el
fichero donde se guarda la clase tiene que llamarse HolaMundo.java.
2.2 Tipos de datos, variables y Arrays
2.2.1 Tipos de Datos
Existen dos tipos: los tipos primitivos y los tipos de referencia. Los tipos primitivos son valores
propios que se mantienen en las variables, mientras que los tipos de referencia contienen valores que
apuntan o identifican arrays u objetos.
Tipos primitivos.
1. Enteros: almacenan números enteros, sin 2. Reales: almacenan números reales, es decir,
parte decimal. Java proporciona cuatro tipos números con parte fraccionaria. Hay dos tipos.
de enteros.
6 de febrero de 2008 Tema 1 11Tipo Tamaño Rango Tipo Tamaño Rango
byte 8 bits -27 a 27-1 float 32 bits -231 a 231-1
short 16 bits -215 a 215-1 double 64 bits -263 a 263-1
int 32 bits -231 a 231-1
long 64 bits -263 a 263-1
3. Caracteres: en Java hay un único tipo de carácter: char. Cada carácter en Java está
codificado en formato Unicote que ocupa dos bytes.
4. Booleanos: se trata de un tipo de dato que solo puede tomar dos valores true y false .
2.2.2 Variables
Java requiere que se declaren los tipos de todas las variables empleadas, además, necesitan ser
inicializadas antes de usarlas. La siguiente instrucción declara e inicializa una variable de tipo
entero:
int i = 0;
El alcance de una variable en Java viene definido por el bloque de código en el que se definió.
Como sabemos los bloques empiezan con { y terminan en } , por lo que la variable dejará de
existir cuando se cierre el corchete que esté justo antes que ella en el código.
2.2.3 Arrays
En Java los arrays son objetos. Como tales se crean mediante el comando new. La sintaxis en la
definición de un array es la siguiente:
Tipo_dato[] nombre_array = new tipo_dato[tamaño_array];
donde, tipo_dato es el tipo de los datos que se almacenarán en el array (int, char, & o cualquier
objeto) y tamaño_array es el tamaño que se quiere dar al array. Por ejemplo, la siguiente instrucción
crea un array de nombre ejemplo que almacena 10 datos de tipo entero:
int [] ejemplo = new int[10]
6 de febrero de 2008 Tema 1 122.3 Operadores, expresiones y control de flujo
2.3.1 Operadores
Los Operadores son símbolos especiales que realizan operaciones específicas entre uno, dos o
tres operandos y devuelven un resultado
Tipos de operadores que existen en Java en orden de precedencia:
Tipo de operador Símbolo operador
Unitarios ++ -- ~ !
Aritméticos */%+-
Desplazamiento > >>> >>=
2.3.2 Expresiones
Una expresión es una construcción formada por variables, operadores e invocaciones a
métodos que cumple con las restricciones sintácticas del lenguaje y que devuelve un único
resultado. A continuación se muestran ejemplos de expresiones:
int resultado = 1 + 2;
if (valor1 == valor2) System.out.println("hola");
2.3.3 Control de flujo
Sentencias condicionales.
6 de febrero de 2008 Tema 1 13Ejecutan un código u otro en función de que se cumpla o no una determinada condición. Veamos
que tipos existen:
if (condicion) {
bloque_de_instrucciones;
}
if (condicion) {
bloque_de_instrucciones;
} else {
bloque_de_instrucciones;
}
switch (condicion) {
case valor1: bloque_de_instrucciones; break;
case valor2: bloque_de_instrucciones; break;
....
default: bloque_de_instrucciones;
}
Sentencias de repetición.
Estas instrucciones estarán repitiendo un bloque de instrucciones definido hasta que la condición se
evalúe a false. Tienen la siguiente estructura:
while (condicion) {
bloque_de_instrucciones;
}
do {
bloque_de_instrucciones;
} while (condicion)
6 de febrero de 2008 Tema 1 14for (inicialización; condición; siguientepaso) {
bloque_de_instrucciones;
}
Sentencias de ruptura.
Dentro del cuerpo de una sentencia de iteración se puede controlar el flujo del bucle mediante las
instrucciones break y continue. Break finaliza el bucle y continue pasa a la siguiente iteración.
La instrucción return tiene dos propósitos: especifica el valor que va a devolver un método (en el
caso de que tenga que hacerlo) y provoca la devolución de ese valor de forma inmediata.
2.4 Objetos y clases
Una clase es un conjunto de objetos con propiedades (atributos y/o métodos) comunes, es decir,
una plantilla o prototipo de objetos.
En Java, la forma general para definir una clase es:
[modificador] class nombreClase [extends clasePadre] [implements interface] {
Declaración de atributos;
Declaración de constructores;
Declaración de métodos;
}
Donde los elementos contenidos entre [] son optativos y se definen con el siguiente orden:
1. [modificador]: modificadores que pueden tener el valor public, private, etc y que se verán a
continuación.
2. [extends clasePadre]: el nombre de la clase padre de la que hereda. Solo puede tener un
padre.
3. [implements interface]: las interfaces implementadas por la clase y puede implementar más
de una.
6 de febrero de 2008 Tema 1 15Modificadores de acceso.
Define el control de acceso a la clase declarada desde otras clases. Tiene 4 valores posibles:
• Public: clase pública y accesible por todo el mundo.
• Protected: se tiene acceso por las clases del mismo paquete, y por las subclases incluso de
otros paquetes.
• Ninguno: se tiene acceso únicamente por las clases del mismo paquete.
• Private: no se puede acceder desde fuera de la propia clase.
Declaración de atributos.
La estructura para declarar variables es:
[modificador] [static] [final] nombreVariable [=];
Según los modificadores utilizados existen los siguientes tipos de variables:
• Variables de instancia: pertenecen al objeto (public int variable1;)
• Variables de clase: pertenecen a la clase y, por lo tanto, es común a todos los objetos de esa
clase (public static int variable2;)
• Constantes: sirven para definir variables con valores inmodificables (static final double PI
= 3.141592554;)
Para todos los tipos de variables se pueden utilizar los modificadores de acceso que permiten
controlar el acceso a los atributos desde otras clases. Toman los mismos valores y significado que
los explicados arriba para la definición de clases.
Declaración de métodos.
La estructura para declarar métodos es:
6 de febrero de 2008 Tema 1 16[modificador] [static] [abstract] nombreMetodo ([parámetros]) {}
Existen varios tipos de métodos:
• Constructores: métodos que se invocan cuando se genera un nuevo objeto con la
instrucción new .
• Métodos de clase: pertenecen a la clase y se pueden invocar llamando directamente a la
clase. Se utiliza la etiqueta static.
• Métodos de instancia: los métodos de los objetos y que se necesita tener un objeto para
poder llamarlos.
• Métodos abstractos: métodos que no tienen ninguna implementación. Se utiliza la etiqueta
abstract.
Aquí, igual que las clases y los atributos, los modificadores de acceso permiten controlar el acceso a
los métodos desde otras clases.
En Java se pueden sobrecargar los métodos, es decir, se pueden definir dentro de una misma clase
más de un método que tenga el mismo nombre pero distinto tipo y/o número de parámetros. A
continuación ponemos un ejemplo donde el constructor está sobrecargado:
public class Circulo {
private int radio = 0;
private Point centro;
public Circulo() {
centro = new Point(0, 0);
}
public Circulo(Point p) {
centro = p;
}
public Circulo(int r) {
this(new Point(0, 0), r);
}
public Circulo(Point p, int r) {
centro = p;
radio = r;
6 de febrero de 2008 Tema 1 17}
...
}
La variable this es una variable de sólo lectura que proporciona Java y que contiene una referencia
al objeto en el que se usa dicha variable.
Los objetos son instancias de las clases. Para poder programar con los objetos en lenguaje Java es
necesario realizar los tres pasos siguientes:
1. Declaración del objeto.
2. Instanciación: la palabra clave new es la instrucción Java que crea el objeto.
3. Inicialización: new está seguido obligatoriamente por la llamada un método constructor
que inicializa el objeto.
Estos tres pasos se pueden realizar mediantedos instrucciones:
Object nuevoObjeto;
nuevoObjeto = new Object();
o bien, en una sola instrucción:
Object nuevoObjeto = new Object();
Una vez realizado estos pasos podremos invocar tanto los atributos como los métodos del objeto de
la siguiente forma:
objeto.nombreVariable;
objeto.nombreMetodo();
Recomendaciones a la hora de nombrar las clases, los atributos y los métodos:
6 de febrero de 2008 Tema 1 18• Elige nombre que tengan algún significado. Se deben evitar utilizar nombres del estilo
XYZ.
• Las clases deben empezar con mayúsculas (Persona, Circulo, Coche, ClienteOro, etc).
• Los atributos son identificadores que deben empezar en minúsculas (edad, modelo, color,
direccionesFacturacion, etc).
• Los métodos deberían ser verbos que identifiquen un comportamiento y también deberían
empezar con minúsculas (pintar, arrancarCoche, frenar, obtenerFactura, etc).
• Comentar los métodos para explicar que función realizan (se debería utilizar el estilo
Javadoc).
2.5 Herencia
La herencia es el medio mediante el cual una clase hija (subclase) hereda las variables y los
métodos definidos en la clase padre (superclase) de forma automática.
En Java, para indicar que una clase hereda de otra se utiliza la etiqueta extends . Veamos un
ejemplo:
public class Persona { public class Alumno extends Persona {
String nombre;
int edad; //método constructor
// método constructor public Alumno(){}
public Persona() {
nombre = ; }
edad = 0;
....
}
}
Todas las clases tienen un padre único y directo (herencia simple). En ausencia de declaración
explicita de ninguna superclase la clase padre será Object que es la clase de que heredan todos las
clases definidas en Java.
Al igual que vimos la variable this que era creada automáticamente por Java para referenciar al
6 de febrero de 2008 Tema 1 19propio objeto, Java también proporciona la variable super que apunta a la superclase de la cual
deriva nuestra clase.
2.6 Interfaces
Un método abstracto es un método que no se ha implementado, es decir, que el cuerpo de dicho
método está vacío. Para definir un método abstracto se utilizar la etiqueta abstract . El siguiente
método es un ejemplo de método abstracto:
public abstract void metodoAbstracto();
Una clase es abstracta si contiene uno o más métodos abstractos. Una clase abstracta no puede
ser instanciada (se produciría un error de compilación) y serán las subclases las encargadas de
implementar dichos métodos abstractos.
Vamos a ver un ejemplo de clase abstracta y las subclases que implementan los métodos abstractos.
//Clase abstracta SerVivo.
public abstract class SerVivo {
public void respirar () {
System.out.println ( respirar .... );
}
public void comer () {
System.out.println( comer.... );
}
//Metodo caminar abstracto, se implementará en las subclases
public abstract void moverse() ;
}
//Clases concretas Hombre y Ave que heredan del SerVivo e implementan el método
abstracto.
public class Hombre extends SerVivo {
public void moverse () {
System.out.println("caminar...");
}
}
6 de febrero de 2008 Tema 1 20public class Ave extends SerVivo {
public void moverse () {
System.out.println("volar...");
}
}
Una interface en Java es un tipo de entidad parecido a una clase pero que únicamente contiene
constantes y métodos abstractos, es decir, métodos que no se encuentran implementados.
Estas interfaces no se pueden instanciar y sólo pueden ser implementadas por clases o por otras
interfaces.
Según esta definición, ¿para que sirve tener una entidad parecida a una clase si no puede ser
instanciada? A continuación vamos a enumerar la motivación de las interfaces.
Primero, mediante las interfaces ofrecemos la funcionalidad de un objeto sin revelar su
implementación. Este cumple el concepto básico de encapsulación, permite modificar la
implementación sin afectar a las clases invocadoras y las clases que llaman no tienen que conocer la
implementación en tiempo de compilación.
Segundo, permite que clases que no se encuentren relacionadas por herencia tengan
comportamientos similares.
Y tercero, mediante las interfaces podemos modelizar la herencia múltiple que no está permitida en
Java. Una clase pueden implementar varias interfaces pero sólo puede heredar de una superclase.
La forma general para definir una interface es similar a la de las clases:
[modificador] interface nombreInterface [extends (interfacePadre)+] {
Declaración de constantes;
Declaración de métodos abstractos;
}
Interfaces o clases abstractas.
6 de febrero de 2008 Tema 1 21- Todos los métodos de un Interface son abstractos mientras que las clases abstractas pueden tener métodos abstractos o no. - Una interface sólo puede tener constantes mientras que una clase abstracta puede tener atributos. - Las interfaces no tienen relación con ninguna clase en particular, se definen de forma independiente. Por el contrario, las clases abstractas proporcionan una implementación parcial de la clase, dejando a las subclases completar la implementación. 6 de febrero de 2008 Tema 1 22
3 Clases y Paquetes en Java
3.1 Concepto de paquete. Paquetes básicos
3.1.1 Concepto de paquete
Un paquete es una agrupación de clases e interfaces que proporciona protección de acceso y
gestión del espacio de nombres. A continuación resumimos las ventajas de agrupar las clases en
paquetes:
• Los programadores pueden agrupar en paquetes clases e interfaces que se encuentren
relacionados, por ejemplo, agrupar las clases e interfaces que proporcionen la funcionalidad
gráfica.
• La creación de un paquete genera un nuevo espacio de nombre (namespace) con lo que se
evitarán conflicto entre nombres idénticos de clases e interfaces en distintos paquetes.
• Mediante la utilización de los paquetes y los modificadores de acceso de las clases se
pueden gestionar el acceso público o restringido entre clases de diferentes paquetes.
Para crear un paquete se utiliza la etiqueta 'package' al inicio de los ficheros que definan clases o
interfaces indicando el nombre del paquete al que se quiere que pertenezcan dichas clases e
interfaces. Por ejemplo, la clase Circulo pertenecería al paquete figuras:
package figuras;
public class Circulo {
// Definición de variables y métodos de la clase Circulo
}
Si no se incluye la etiqueta 'package' la clase no pertenecerá a ningún paquete.
Se recomienda que todos los ficheros (clases e interfaces) pertenezcan a algún
paquete.
Los paquetes pueden estar anidados formando una jerarquía de paquetes. En este caso, el intérprete
de Java espera que la estructura de directorios coincida con la jerarquía de paquetes. Por ejemplo, la
clase Circulo de arriba debería encontrarse dentro de un directorio con el nombre 'figuras'.
6 de febrero de 2008 Tema 1 233.1.2 Paquetes básicos En Java, las clases e interfaces se agrupan en paquetes y el conjunto de todos los paquetes que vienen con la distribución se conoce como el API (Interface de Programación de Aplicaciones) de Java. En la siguiente imagen extraída de la documentación de la JDK 1.5 podemos ver los paquetes que vienen con la distribución: Para poder tener un mayor detalle de cada uno de los paquetes que componen el API se remite al alumno a la documentación mencionada que se puede descargar y consultar desde la página de Sun (http://java.sun.com/j2se/1.5.0/docs/index.html). 3.2 Gestión de Excepciones Java utiliza las excepciones para permitir gestionar los errores y otras situaciones anormales de una aplicación. Estas excepciones (que, evidentemente, son objetos) generadas por Java son errores que se producen en tiempo de ejecución y que provocan que el flujo normal del programa se interrumpa. Estos 6 de febrero de 2008 Tema 1 24
errores pueden variar desde errores por división entre cero o que se sobrepasen los límites de un
array hasta la falta de memoria o problemas de acceso al disco.
Cuando un método crea o lanza (throw) una excepción se busca un gestor (handler) para que sea
tratada. Si se encuentra un gestor adecuado la ejecución del programa pasa a ese punto,
conociéndose este proceso como captura de la excepción (catch). Si no se encuentra ningún gestor
adecuado para dicha excepción entonces el programa finaliza.
La gestión de errores mediante excepciones presenta las siguientes ventajas:
• Mantener separado el código que gestiona los errores del código de negocio.
• Se propagan los errores a través de la pila de llamadas a los métodos. Aquel método que
realmente esté interesado en el error será el encargado de implementar el gestor adecuado
(handler).
• Permiten agrupar por tipologías de error.
Para realizar la gestión de excepciones, Java proporciona la estructura try-catch-finally que
presenta el siguiente formato:
try {
}
catch ( ) {
}
...
catch ( ) {
}
finally {
}
Si un método puede causar una excepción está obligado a capturarla o a lanzarla mediante la palabra
clave throws en la declaración del método con la siguiente sintaxis:
6 de febrero de 2008 Tema 1 25nombreMetodo ([parámetros]) throws [exceptionList] {}
3.3 I/O (Entrada/Salida)
En este apartado vamos a revisar la forma y las clases que proporciona Java para poder llevar a cabo
el proceso de entrada y salida de datos. Debemos tener en cuenta que estos procesos son harto
complejos no sólo por la diversidad de fuentes de entrada y salida (ficheros, consola, conexiones de
red) sino también por la variedad de formas de comunicarse con estas fuentes (secuencial, aleatoria,
binaria, caracteres, líneas, etc.).
Los diseñadores de Java crearon clases para tratar estos procesos y las agruparon en el paquete
java.io. La verdad, es que crearon demasiadas clases por lo que tratar con este paquete y saber que
clase debo utilizar para mi aplicación a veces es difícil.
Vamos a resumir las cinco clases padre (File, InputStream, OutputStream, Reader y Writer)
File.
Esta clase, a pesar de su nombre, no hace referencia a un fichero sino que referencia al nombre del
fichero. El fichero físico puede o no existir.
Mediante esta clase podemos realizar operaciones con los ficheros del tipo de borrado, renombrado
o cambio de permisos. Además, esta clase también permite referenciar a un directorio y realizar
operaciones con directorios (crear, borrar, etc).
InputStream y OutputStream.
Las clases que heredan de estas permiten leer y escribir datos binarios. Las entradas y salidas de
datos pueden ser muy diversas lo que provoca que existan multitud de subclases. La mayoría de las
subclases se utilizan de la misma forma y únicamente se diferencian en la forma de su creación.
Reader y Writer.
6 de febrero de 2008 Tema 1 26Las clases que heredan de estas permiten leer y escribir caracteres Unicode. Ocurre la misma
problemática con la multitud de formas de entrada y salida y se generan igualmente gran cantidad
de subclases.
Veamos un ejemplo:
public class Copia {
public static void main(String[] args) throws IOException {
FileInputStream in = null;
FileOutputStream out = null;
try {
in = new FileInputStream("entrada.txt");
out = new FileOutputStream("salida.txt");
int c;
while ((c = in.read()) != -1) {
out.write(c);
}
} finally {
if (in != null) { in.close();}
if (out != null) { out.close();}
}
}
}
3.4 GUI – Interfaces Gráficos
La parte de Java SDK que se dedica a agrupar las clases que se utilizan para simplificar el
desarrollo del entorno gráfico (GUI) se denomina JFC (Java Foundation Classes).
Consiste, básicamente, en el conjunto de cinco APIs:
• AWT (Abstract Window Toolkit): aporta los componentes necesarios para crear entornos
gráficos (ventanas, botones, menús, etc.).
• Swing: al igual que AWT aporta componentes para crear las interfaces gráficas. A
continuación veremos en que se diferencian estos dos APIs.
• Java2D: permite al programador incluir fácilmente gráficos, textos e imágenes 2D.
6 de febrero de 2008 Tema 1 27• Accessibility: con este API se pueden desarrollar aplicaciones que sean accesible por
personas con discapacidad.
• Drag and Drop: permite la transferencia de datos entre el lenguaje Java y las aplicaciones
nativas.
De los cinco APIs mencionados, los que verdaderamente aportan las clases que permiten crear las
interfaces gráficas son AWT y Swing. La siguiente tabla muestra las diferencias entre los dos APIs.
AWT SWING
• Algunos componentes AWT • Los componentes están escritos en
utilizan código nativo. Java
• Es dependiente de la plataforma. • Es independiente de la plataforma.
• Presentan el mismo look&feel de • Aseguran que el look&feel de los
la plataforma sobre la que se componentes sea igual
ejecutan. independientemente de la
plataforma.
La siguiente tabla presenta los componentes más utilizados y el nombre de las clases que los
implementan en AWT y SWING.
Componente AWT SWING
Ventana con titulo, menú, Frame JFrame
bordes y reescalable
Etiqueta Label JLabel
Campo de texto TextField JTextField
Botón Button JButton
Lista de opciones CheckBox JCheckBox
Lista desplegable List JList
3.5 Gestión de Hilos
La plataforma Java está diseñada desde su origen para ser capaz de soportar la programación
6 de febrero de 2008 Tema 1 28concurrente. Este apartado introduce la forma que plantea Java para permitir la concurrencia y
resume de forma general como utilizar el API.
Antes de ver como trata Java la concurrencia, vamos a distinguir entre proceso y thread:
• Un proceso es un entorno de ejecución completo que tiene su propio conjunto de recursos,
en particular, su propio espacio de memoria.
• Un proceso suele ser sinónimo de un programa.
• Los threads se conocen como procesos ligeros. Tanto los procesos como los threads
proporcionan un entorno de ejecución, pero crear un nuevo thread implica menos recursos
que crear un nuevo proceso.
• Un thread pertenece siempre a algún proceso, no pueden existir independientemente.
• Los distintos threads de un proceso comparten los recursos (incluidos la memoria y los
ficheros abiertos) lo que implica una comunicación más eficiente pero potencialmente
insegura.
Todas las aplicaciones de Java se inician con un thread que se denomina main thread . Este thread
tiene la capacidad de crear otros threads adicionales que permitirían tener varios hilos en ejecución
de forma concurrente.
Cada uno de los threads que se ejecutan está asociado con una instancia de la clase
java.lang.Thread. Existen dos estrategias básicas para utilizar los Threads y crear aplicaciones
concurrentes:
• Crear una clase que extienda de la clase Thread y sobreescribir su método run. En este
método va el "cuerpo del thread", es decir, el código que se va a comportar como thread. El
resto de métodos de la clase serán normales.
• Implementando el interface Runnable, interface que posee un único método 'run' que
debemos sobrescribir.
Para ejecutar un thread nunca debemos llamar directamente al método run, hemos de llamar al
método start y ya se encargará éste de llamar a run. Si llamamos directamente a run, éste se
ejecutará como un método normal y no en un nuevo thread.
6 de febrero de 2008 Tema 1 296 de febrero de 2008 Tema 1 30
4 Java Avanzado
4.1 Librerías: Generación y Utilización
En Java se ha definido el formato JAR (Java ARchive) que permite unir varios archivos en uno
solo. Cada archivo JAR va a contener una serie de clases e interfaces relacionados. Estos ficheros
JAR también se les conoce con el nombre de librerías.
A continuación vamos a resumir que beneficios se obtienen utilizando dicho formato:
• Compresión: los archivos JAR comprimen los ficheros para un almacenaje más eficiente.
• Reducción de la descarga: por ser un fichero comprimido la descarga de un archivo JAR
será más rápida que tener que descargarnos cada uno de los ficheros que lo componen.
• Versionado: los ficheros JAR mantienen un fichero denominado manifest que mantienen
información relativa al proveedor y la versión.
• Seguridad: el contenido de un fichero JAR puede ser firmado digitalmente.
Los archivos JAR se comprimen utilizando el formato ZIP, de ésta forma, es posible utilizar los
programas compresores (Winzip o Winrar) para poder ver el contenido de los archivos JAR.
Para crear un archivo JAR utilizaremos la herramienta Java Archive Tool (jar) que viene con la JDK.
Esta herramienta se puede invocar desde la línea de comandos y dependiendo de los parámetros
realizará una u otras acciones. La siguiente tabla resume las acciones más comunes:
Comando Acción
jar cf Crear un fichero JAR.
jar tf Ver el contenido de un fichero JAR.
jar xf Extraer el contenido de un fichero JAR.
jar xf Extraer unos ficheros específicos de un
fichero JAR.
java -jar aplicacion.jar Ejecutar una aplicación que se encuentra
empaquetada en un fichero JAR (es
necesario que el fichero de manifiesto
6 de febrero de 2008 Tema 1 31tenga especificado el Main-class)
El fichero de manifiesto MANIFEST.MF
Cuando se crea un fichero JAR, automáticamente se añade un fichero de manifiesto. Cada fichero
JAR sólo puede contener un fichero de manifiesto y tiene la siguiente ruta:
META-INF/MANIFEST.MF
Al crear el archivo JAR, el fichero de manifiesto contiene:
Manifest-Version: 1.0
Created-By: 1.5.0 (Sun Microsystems Inc.)
Podemos ver que el fichero de manifiesto mantiene pares "clave: valor". En este caso vemos que se
especifica la versión del manifiesto y la versión de la JDK.
Además de estos valores, en el fichero de manifiesto podemos guardar información relacionada con
la librería, referenciar a otras librerías que se utilicen, especificar el punto de entrada de una
aplicación, firmar digitalmente, etc. Veamos un ejemplo más completo.
Manifest-Version: 1.0
Class-Path: utilidades.jar
Main-Class: ClasePrincipal
Signature-Version: 1.0
SHA1-Digest-Manifest: h1yS+K9T7DyHtZrtI+LxvgqaMYM=
Created-By: 1.5.0 (Sun Microsystems Inc.)
4.2 Internacionalización (I18n)
La internacionalización es el proceso de diseñar una aplicación para que sea fácilmente
adaptable a otros lenguajes, también se suele utilizar el término de aplicación multiidioma. En
Java, el término internacionalización se abrevia con i18n porque hay 18 letras entre la primera i y la
6 de febrero de 2008 Tema 1 32última n.
¿Qué características tiene que cumplir una aplicación para que sea internacionalizable?
• El mismo código tiene que utilizarse para los distintos idiomas, únicamente se indicará el
idioma mediante algún parámetro.
• Si se añade un nuevo idioma no debe ser necesario recompilar el código.
• Los textos que aparezcan en la aplicación (formularios de entrada de datos, listados con
resultados de consultas, etc) no deben estar escritos en el código. Se utilizarán otros ficheros
de textos donde se guarden dichos textos.
• Además de los textos, se han de tener en cuenta los datos dependientes de cada país, por
ejemplo, las fechas y las monedas.
A continuación, vamos a ver un sencillo ejemplo que permitirá comprender los pasos necesarios
para diseñar aplicaciones internacionalizadas con Java.
Nuestro ejemplo va a mostrar el texto Hola Mundo pero tiene que hacerlo en tres idiomas
(español, inglés y francés) dependiendo de parámetros de entrada de la línea de comandos. Una
versión no internacionalizada sería:
public class SaludoNoI18N {
public static void main (String[] args) {
if (args[0].equals( ES ))
System.out.println( Hola Mundo );
else if (args[0].equals ( EN"))
System.out.println( Hello World );
else if (args[0].equals ( FR"))
System.out.println( Bonjour Monde );
}
}
El problema más evidente de esta forma de implementación es que si queremos incluir otro idioma
vamos a necesitar modificar la clase y recompilar el código.
Mediante los siguientes pasos vamos a ver como internacionalizar dicho código y evitar este
6 de febrero de 2008 Tema 1 33problema.
1. Crear los ficheros de properties.
Se tiene que crear un fichero de properties para cada uno de los idiomas. El fichero properties
contendrá líneas de pares "clave = valor" donde la clave se utilizará en el código y el valor será el
texto en el idioma del fichero. Para nuestro ejemplo tendríamos:
Nombre Mensajes_es_ES.properties Mensajes_en_GB.properties Mensajes_fr_FR.properties
del fichero
Contenido saludo=Hola Mundo saludo=Hello World saludo=Bonjour Monde
2. Definir el Locale.
El objeto Locale identifica un idioma y un pais. Las siguientes instrucciones definen un Locale para
el idioma ingles y el primero para el EEUU y el segundo para Inglaterra:
localeAmericano = new Locale ("en","US);
localeIngles = new Locale("en","GB");
3. Crear un ResourceBundle.
El objeto ResouceBundle se utiliza para cargarlo con el fichero de properties adecuado al idioma
que identifique el Locale.
4. Recuperamos del ResourceBundle el texto.
Utilizando los métodos proporcionados por la clase ResourceBundle (getString()) obtenemos el
texto correspondiente.
A continuación vemos el código completo de nuestra aplicación internazionalizada donde se
identifican cada uno de los pasos que implican la internacionalización.
import java.util.*;
public class SaludoI18N {
static public void main(String[] args) {
String idioma;
6 de febrero de 2008 Tema 1 34String pais;
Locale locale;
ResourceBundle mensajes;
// Definimos el Locale según los parametros
idioma = new String(args[0]);
pais = new String(args[1]);
locale = new Locale(idioma, pais);
// Creamos un ResourceBundle
messages = ResourceBundle.getBundle("MessagesBundle", currentLocale);
// Recuperamos del ResourceBundle el texto
System.out.println(messages.getString("saludo"));
}
}
El alcance de internacionalizar una aplicación va más allá de únicamente coger
todos los textos y meterlos en ficheros de Resources. La siguiente es una lista
datos susceptibles de ser dependientes del idioma:
- Mensajes.
- Fechas.
- Números.
- Monedas.
- Imágenes.
- Sonidos.
- Etc.
4.3 Instrospection y Reflection
Simplemente vamos a indicar que son estas dos APIs de Java por la gran aplicación que tienen
dentro del desarrollo de frameworks (Struts, Spring, ...) e IDEs, pero no se entrará en profundidad
por ser funcionalidades complejas que requieren un alto dominio del lenguaje Java por parte del
desarrollador por lo que no deben ser usadas de forma trivial.
Instrospection y reflection son utilidades que ofrece Java para permitir a un objeto obtener
6 de febrero de 2008 Tema 1 35información sobre si mismo u otros objetos en tiempo de ejecución. Se define reflection como el hecho de mostrar una imagen de . En Java, mediante ésta técnica se permite: • Construir nuevas instancias de clase y nuevos arrays. • Acceder y modificar los atributos de objetos y clases. • Invocar los métodos de objetos y clases. • Acceder y modificar los elementos de los arrays. Estas acciones se pueden realizar mediante la programación orientada a objetos sin necesidad de utilizar reflection, entonces ¿cuál es la diferencia? Que mediante el uso de la reflection un objeto puede hacer las acciones anteriores sobre otros objetos o sobre si mismo sin conocer sobre que objetos o clases lo va a realizar en tiempo de compilación sino que será en tiempo de ejecución cuando se determine el estado y el comportamiento de los objetos y clases. Se define instrospection como la capacidad de examinar u observar el estado de algo . En Java, la instrospection se utiliza para permitir a un Bean descubrir propiedades, métodos y eventos de otros Beans en tiempo de ejecución. Reflection e instrospection están íntimamente relacionadas. Reflection es una facilidad de bajo nivel que permite implementar código para examinar el interior de cualquier clase y objeto en tiempo de ejecución. Instrospection se basa en esta facilidad y proporciona un medio más adecuado para examinar internamente los Beans. 4.4 Seguridad Desde su creación el entorno Java ha tenido presentes los problemas de seguridad y ha definido un modelo para controlar y limitar el acceso a los recursos desde los programas y aplicaciones. El modelo de seguridad ha ido evolucionando con las distintas versiones, pasando de un modelo muy sencillo y restrictivo, el del JDK 1.0, a uno más complejo y flexible desde la aparición del JDK 1.2. Java fue diseñado para ofrecer las siguientes medidas de seguridad básicas: 6 de febrero de 2008 Tema 1 36
• Uso de un lenguaje de programación seguro. Mediante características como la eliminación
de la aritmética con punteros, la comprobación de rangos en el acceso a vectores o la
liberación de memoria de forma dinámica.
• Integración de un sistema de control de permisos para los programas. Java define un
mecanismo (denominado sandbox model) que permite controlar que se le permite hacer a un
programa y controlar como accede a los recursos.
• Encriptación y uso de certificados. Se definen mecanismos para que los programadores
puedan firmar el código, de manera que los usuarios puedan verificar quien es el propietario
del código y que este no ha sido modificado después de ser firmado.
La seguridad se basa en tres componentes fundamentales del entorno de ejecución:
1. El cargador de clases (Class Loader), que determina como y cuando pueden cargar código
los programas y garantiza que los componentes del sistema no han sido reemplazados.
2. El verificador de archivos de clases (Class file verifier), que garantiza que el código tiene el
formato correcto, que el bytecode no viola las restricciones de seguridad de tipos de la JVM,
que las pilas internas no puedan desbordarse ni por arriba ni por abajo y que las
instrucciones en bytecode tengan parámetros de tipos correctos.
3. El gestor de seguridad (Security Manager), que controla el acceso a los recursos en tiempo
de ejecución. Los recursos sobre los que tiene control son múltiples: E/S de red y ficheros,
creación de cargadores de clases, manipulación de hilos de ejecución, ejecución de
programas externos (del SO), detener la JVM, cargar código nativo en la máquina virtual,
realizar determinadas operaciones en el entorno de ventanas o cargar ciertos tipos de clases.
Vamos a resumir a continuación como ha ido evolucionando la seguridad en las distintas versiones.
Seguridad en el JDK 1.0
El modelo de seguridad original de la plataforma Java es el conocido como el modelo del cajón de
arena (sandbox model), que proporcionaba un entorno muy restringido en el que ejecutar código no
fiable obtenido de la red.
En este modelo trabajamos con dos niveles de acceso a los recursos: total, para programas locales, o
muy restringido, para programas remotos. La seguridad se consigue gracias al empleo del cargador
de clases, el verificador de clases y el gestor de seguridad.
6 de febrero de 2008 Tema 1 37La pega fundamental de este modelo es que es demasiado restrictivo, ya que no permite que los
programas remotos hagan nada útil, por estar restringidos al modelo del cajón de arena.
Seguridad en el JDK 1.1
Como el modelo del JDK 1.0 era demasido restrictivo se introdujo el concepto de código remoto
firmado, que sigue garantizando la seguridad de los clientes, pero permite que código obtenido
remotamente salga del cajón y tenga acceso a todos los recursos, siempre y cuando esté firmado por
una entidad en la el cliente confía.
Además del código firmado, el JDK 1.1 introdujo otras mejoras de seguridad, un par de
herramientas de seguridad (jar y javakey) y un API para programación segura que introdujo
paquetes de clases que proporcionan funciones criptográficas a los programadores.
Seguridad en Java 2
En el JDK 1.2 (Java 2) se han introducido nuevas características que mejoran el soporte y el control
de la seguridad:
• Control de acceso de grano fino. Uno de los problemas fundamentales de la seguridad en el
JDK 1.1 es que el modelo sólo contempla dos niveles de permisos: acceso total o cajón de
arena. Para solventar el problema el JDK 1.2 introduce un sistema de control de permisos de
grano fino que permite dar permisos específicos a trozos de código específicos para acceder
a recursos específicos en el cliente, dependiendo de la firma del código y/o el URL del que
este se obtuvo.
• Control de acceso aplicado a todo el código. El concepto de código firmado es ahora
aplicable a todo el código, independientemente de su procedencia (local o remoto).
• Facilidad de configuración de políticas de seguridad. La nueva arquitectura de seguridad
permite el ajuste sencillo de los permisos de acceso usando un fichero de políticas (policy
file) en el que se definen los permisos para acceder a los recursos del sistema para todo el
código (local o remoto, firmado o sin firmar). Gracias a ello, el usuario puede bajar
aplicaciones de la red, instalarlas y ejecutarlas asignándoles sólo los permisos que
necesiten.
• Estructura de control de acceso extensible. En versiones anteriores del JDK cuando se
deseaba crear un nuevo tipo de permiso de acceso era necesario añadir un nuevo método
6 de febrero de 2008 Tema 1 38También puede leer
