44G UOA2 J8 ZLOM.doc verze , uloženo: pá :35 Strana 2 z 651

Transkript

1

2 44G UOA2 J8 ZLOM.doc verze , uloženo: pá :35 Strana 2 z 651

3 Java 8 úvod do objektové architektury pro mírně pokročilé Rudolf Pecinovský G_UOA2_J8_ZLOM.doc verze , uloženo: pá :35 Strana 3 z 651

4 Upozornění pro čtenáře a uživatele této knihy Všechna práva vyhrazena. Žádná část této tištěné či elektronické knihy nesmí být reprodukována a šířena v papírové, elektronické či jiné podobě bez předchozího písemného souhlasu nakladatele. Neoprávněné užití této knihy bude trestně stíháno. Rudolf Pecinovský Java 8 Úvod do objektové architektury pro mírně pokročilé TIRÁŽ TIŠTĚNÉ PUBLIKACE Vydala Grada Publishing a.s. U Průhonu 22, Praha 7 jako svoji publikaci Odborní lektoři: doc. Ing. Pavel Herout, Ph.D., doc. MUDr. Jiří Kofránek, CSc., doc. Ing. Vojtěch Merunka, Ph.D., doc. Ing. Miroslav Virius, CSc. Odpovědný redaktor: Martin Vondráček, Ladislava Soukupová Návrh vnitřního layoutu: Rudolf Pecinovský Zlom: Rudolf Pecinovský Počet stran 656 První vydání, Praha 2014 Vytiskla tiskárna PROTISK, s. r. o. V knize použité názvy mohou být ochrannými známkami nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků. Copyright Grada Publishing, a.s., 2014 Cover Photo fotobanka Allphoto.cz ISBN TIRÁŽ ELEKTRONICKÉ PUBLIKACE ISBN (ve formátu PDF) ISBN (ve formátu EPUB)

5 Mé ženě Jarušce a dětem Štěpánce, Pavlínce, Ivance a Michalovi 44G_UOA2_J8_ZLOM.doc, verze , uloženo: pá :35 Strana 5 z 651

6 6 Java 8 Úvod do objektové architektury pro mírně pokročilé Stručný obsah Stručný obsah Skrytí spoluautoři Úvod Část I: Vývojové prostředí Co byste měli znát z prvního dílu Vývojové prostředí NetBeans Projekty v NetBeans Library Vytváříme nový projekt AHA Práce na připraveném projektu Elevator Spolupráce projektů Vehicle Testovací třída VehicleTest, Robot Ladění programů Robot Část II: Vylepšování architektury Program ve výjimečné situaci Návrhový vzor Tovární metoda Návrhový vzor Stav Robot Návrhový vzor Stavitel RingBuilder Návrhový vzor Dekorátor SmoothVehicle Implicitní implementace RingVehicle, ControlledVehicle Generické datové typy a metody Pokročilejší práce s typovými parametry Funkční interfejsy a lambda-výrazy Rekurzivní volání Interní datové typy Kontejnery a datovody G_UOA2_J8_ZLOM.doc verze , uloženo: pá :35 Strana 6 z 651

7 Stručný obsah 7 Část III: Dědění implementace Podrobnosti o konstruktorech tříd a instancí Úvod do dědění implementace: Mother Daughter Granddaughter Zakrývání atributů a metod Virtuální metody a jejich přebíjení Pasti a propasti dědění implementace Vytváříme rodičovskou třídu ARobot Část IV: Další užitečné programové konstrukce Učíme program přemýšlet Ještě jednu rundu, prosím Další důležité datové struktury O čem jsme ještě nehovořili Rejstřík G_UOA2_J8_ZLOM.doc, verze , uloženo: pá :35 Strana 7 z 651

8 8 Java 8 Úvod do objektové architektury pro mírně pokročilé Podrobný obsah Podrobný obsah Skrytí spoluautoři Úvod Komu je kniha určena Koncepce knihy Co se naučíte, uspořádání knihy Programovací jazyk Potřebné vybavení Doprovodné projekty Doplňková literatura Použité konvence Místní nabídka Formátování Odbočka Část I: Vývojové prostředí Co byste měli znát z prvního dílu Přehled látky prvního dílu Definice deklarace Co je to objekt Datový typ, třída, class-objekt Zpráva metoda, polymorfismus Rozhraní interfejs Zapouzdření a skrývání implementace Datové typy a jejich dědění Vlastní instance třídy a mateřská třída objektu LSP Liskov Substitution Principle Přetěžování přebíjení zakrývání metod Odkazové a hodnotové datové typy Návrhové vzory Modul komponenta knihovna framework Modul Komponenta Knihovna Framework Změny šablon Knihovna CanvasManager Shrnutí co jsme se naučili Vývojové prostředí NetBeans Instalace Instalace pro Windows První spuštění G_UOA2_J8_ZLOM.doc verze , uloženo: pá :35 Strana 8 z 651

9 Podrobný obsah Aplikační okno, panely a karty Změny rozměrů panelů...53 Minimalizace a obnovení panelů a karet...53 Další možnosti Otevření existujícího projektu Navigátor a jeho ikony Úprava nastavení prostředí General obecná nastavení Editor nastavení editoru Karta General...59 Braces Matching...59 Camel Case Behavior...59 Search...59 Karta Folding...60 Karta Formatting...60 Karta Code Completion...61 Language...61 Karta Code Templates...62 Karta Hints...63 Karta Highlighting...63 Karta Macros...63 Karta OnSave...64 Karta Spellchecker Fonts & Colors nastavení písma a barev Nastavení písma...64 Vybarvení komentářů Keymap klávesové zkratky Java nastavení pro Javu Team Karta Action Items Appearance nastavení vzhledu Karta Document Tabs...68 Karta Windows...69 Karta Look and Feel Miscellaneous zbylá nastavení Karta CSS Preprocessors...70 Karta Diff...70 Karta Files...70 Karta Output...70 Karta Terminal Nastavení panelů nástrojů Export a import nastavení Export...73 Import Shrnutí co jsme se naučili Projekty v NetBeans Library Balíčky programů tohoto dílu Balíčková struktura knihovny Složky se zdrojovými soubory Balíčky na kartě projektů Práce s balíčky Vytvoření nového balíčku...81 Přesun tříd mezi balíčky...82 Importy z vlastního balíčku G_UOA2_J8_ZLOM.doc, verze , uloženo: pá :35 Strana 9 z 651

10 10 Java 8 Úvod do objektové architektury pro mírně pokročilé Přejmenování balíčku Překlad a sestavení projektu Programátorská dokumentace (API) Dokumentace při psaní kódu Možnosti okna dokumentace Samostatná karta dokumentace Vytvoření dokumentace projektu Karta souborů Vlastnosti projektu Stránka Sources Stránka Libraries Stránka Compiling Stránka Documenting Stránka Run Přejmenování projektu Definice projektu jako knihovny Shrnutí co jsme se naučili Vytváříme nový projekt AHA Vytvoření nového projektu Spuštění aplikace Vytvoření kopie třídy Nápověda při psaní kódu Zadání spouštěcí třídy projektu Spouštěcí konfigurace Vytvoření a spuštění aplikace Paralelní spuštění více aplikací Shrnutí co jsme se naučili Práce na připraveném projektu Elevator Poloprázdná třída a metoda Zadání Analýza problému Sjednocení různých řešení Implementované interfejsy Okolí Konstruktory Dva přístupy k řešení problému Potřebné metody Interfejs IElevator Vzorový projekt Testovací třída Přizpůsobující se společná testovací třída Inicializace a finalizace bloku testů v dané třídě Třídy jako objekty class-objekt třídy Zafixování testované třídy Vynechání konkrétního testu Spuštění a vyhodnocení testů Definice vlastní třídy Atributy Konstruktory a metody interfejsů IPaintable a IMovable Interfejs a data Postup při návrhu metod deklarovaných v interfejsu IElevator Metoda goto(int) předehra Metody floor2y(int) a y2floor(int) G_UOA2_J8_ZLOM.doc verze , uloženo: pá :35 Strana 10 z 651

11 Podrobný obsah 11 Metoda goto(int) realizace Metoda cometo(imovable) Metoda enter(imovable) Metody exitleft() a exitright() Test převozu pasažéra Metody transportright(imovable,int) a transportleft(imovable,int) Porovnání řešení Práce s více soubory Shrnutí co jsme se naučili Spolupráce projektů Vehicle Zadání Vytvoření nové třídy Zakomentování a odkomentování části kódu Dokumentace balíčku Použití frameworku či knihovny Třída IO jako aplikace návrhového vzoru Fasáda Zkopírování zdrojových souborů Podporované způsoby připojení potřebného projektu Připojení celého potřebného projektu Přidání JAR-souboru mezi knihovny Přidání propojení na knihovnu Oprava špatného nastavení Nevytvořený JAR-soubor Přestěhování souborů na jiné místo disku Poloautomatická implementace interfejsu Konstruktory Poloautomatická generace konstruktoru Poloautomatické doplnění komentářových značek Doplnění těl konstruktorů Dokončení těla konstruktoru Výraz lokální proměnná Lokální proměnná atribut Rychlý test Historie změn Podrobnosti o barvách Shrnutí co jsme se naučili Testovací třída VehicleTest, Robot Vytvoření Obsah testovací třídy Inicializace a finalizace Těla poloprázdných metod Šablona testovací třídy Parametry 7.4 Využití služeb třídy IndentingReporter Popis některých metod Použití odsazení Získání názvu spouštěného testu Spuštění testů Spuštění konkrétního testu Spuštění všech testů dané třídy Spuštění všech testů projektu Definice inicializačních a finalizačních metod Získání správce plátna Lokální proměnná statická konstanta G_UOA2_J8_ZLOM.doc, verze , uloženo: pá :35 Strana 11 z 651

12 12 Java 8 Úvod do objektové architektury pro mírně pokročilé 7.7 Nechtěné automatické doplnění identifikátoru Vytvoření požadovaných testů Test funkce přípravku Test implementovaných metod Definice přístupových metod testované třídy Lokalizace souboru v projektu Přejmenování třídy spolu s testem Přesun do nového balíčku Vyhledávání a nahrazování textu Shrnutí co jsme se naučili Ladění programů Robot Metody ladění Kontrolní tisky Používání ladícího programu Nastavení zarážky v řádku kódu Možnosti krokování Zobrazování dat Zásobník volání Zarážka na entitě Trvalost zarážek Záložky (bookmark) Úkoly Shrnutí co jsme se naučili Část II: Vylepšování architektury Program ve výjimečné situaci Co to jsou výjimky Nejdůležitější výjimky Vyhození výjimky Výjimky a nedosažitelný kód Co výjimky umí getmessage() tostring() printstacktrace() printstacktrace(printstream) Hierarchie dědění výjimek Zachycení vyhozené výjimky Analýza rekurzivní metody Několik současně odchytávaných výjimek Společná reakce na několik výjimek Společný úklid blok finally Testování správného vyhození výjimky Tělo metody testující správné vyhození výjimky Specifikace očekávané výjimky v anotaci Definice vlastních výjimek Kontrolované výjimky Převedení kontrolované výjimky na nekontrolovanou Informace o skutečném původci výjimky Ověřování podmínek příkaz assert Design by Contract Shrnutí co jsme se naučili G_UOA2_J8_ZLOM.doc verze , uloženo: pá :35 Strana 12 z 651

13 Podrobný obsah Návrhový vzor Tovární metoda Motivace Jak na to Použití v projektu s výtahy Programování proti rozhraní Použití tovární třídy v projektu s vozidly Definice interfejsu IVehicle Testovací třída VehicleTest Možnost výběru testované třídy Přepínání mezi pevně zadanou a volitelnou tovární třídou Možnost využití konstruktoru třídy Shrnutí co jsme se naučili Návrhový vzor Stav Robot Řešený problém Vozidla na šachovnici Společné rozhraní otočných vozidel IVehicle Různé chování v závislosti na směru Jednostavové třídy Čtyřstavová třída Stavové rozhraní Definice jednostavových tříd Definice vícestavové třídy Testovací třída Zásady použití vzoru Stav Shrnutí co jsme se naučili Návrhový vzor Stavitel RingBuilder Řešený problém Dvě skupiny požadavků na segment Definice segmentů Nastavení barvy Konstruktory Test správného vytvoření segmentů Přidání následníka Potřebné atributy Zbylé metody Zdánlivý problém s viditelností segmentů Definice dopravního okruhu Správa vytvořeného okruhu Zobrazení okruhu Přizpůsobení se změně kroku plátna Oznámení startovního segmentu Konstrukce okruhu Návrhový vzor Stavitel Definice stavitele RingBuilder Atributy Konstruktor Start stavby okruhu Zřetězení volání metod Pokračování ve stavbě okruhu Ukončení stavby okruhu Test stavby okruhů Ověřování podmínek G_UOA2_J8_ZLOM.doc, verze , uloženo: pá :35 Strana 13 z 651

14 14 Java 8 Úvod do objektové architektury pro mírně pokročilé 12.9 Test vyhazování výjimky Dokončení definice okruhu Nastavení políčkové pozice Prozrazení políčkového rozměru Přizpůsobení se změně kroku plátna Extrakce části kódu do samostatné metody Test vybudovaného okruhu Továrna na okruhy Shrnutí co jsme se naučili Návrhový vzor Dekorátor SmoothVehicle Modifikace chování skupiny objektů Plynule posuvná vozidla Definice dekorující třídy Delegát a konstruktory Implementace metod pro porovnání objektů Implementace zbylých metod Ještě trochu kosmetiky Definice těla metody goforward() Doplnění metody delegující zodpovědnost na atribut Přidání vlastnosti Dokončení úprav Test Princip vzoru Dekorátor Shrnutí co jsme se naučili Implicitní implementace RingVehicle, ControlledVehicle Dekorátor přidávající další funkčnost Třída Multimover a interfejs IMultiMovable Definice třídy RingVehicle Implicitní definice metod interfejsu Statické metody definované v interfejsu Šablona interfejsů Čím se liší interfejs od třídy Výhody implicitní implementace Úprava interfejsu IVehicle Doplnění konstruktorů továrních objektů Rozšíření interfejsu IVehicleFactory Test Pokračování definice přesunu Vypuštění vozidla na okruh Test Vozidlo ovládané z klávesnice Návrhový vzor Adaptér (Adapter) Návrh třídy ControlledVehicle Přebití implicitních definic Testování Mechanismus reakce na klávesnici Shrnutí co jsme se naučili Generické datové typy a metody Motivace Generické a parametrizované datové typy G_UOA2_J8_ZLOM.doc verze , uloženo: pá :35 Strana 14 z 651

15 Podrobný obsah Definice generických typů Použití generických typů Rizika nepoužití typových parametrů Varování překladače a jejich potlačení Proč vypínat varování Překlad generických datových typů a očišťování Omezení typových atributů na instanční členy Generické metody Shrnutí co jsme se naučili Pokročilejší práce s typovými parametry Omezení typových parametrů Typové parametry s více předky Potomci a předci generických typů Žolíky Příklad: datový typ Interval<T extends Comparable<? super T>> Ternární operátor?: podmíněný výraz Definice parametrizovaného datového typu Grupy Deklarace IGroup<B, G extends IGroup<B, G>> Definice třídy DirectionGroup Na co potřebujeme interfejs IGroup Shrnutí co jsme se naučili Funkční interfejsy a lambda-výrazy Motivace Funkční interfejs (functional interface) Lambda-výrazy Použití lambda výrazů v programu Předčasné zhasínání Metoda stopblinking() Modifikátor volatile a synchronizace vláken Test ukončení neexistujícího blikání testwrongstopblinking() Reakce na ukončení blikání Test správné reakce na předčasné spuštění Test korektního ukončení blikání teststoppedmovingandblinking() Alternativní definice funkčních objektů Světlo umožňující ovlivnit tvar žárovky Získání žárovky Požadavky na typ žárovky Uložení žárovky Uložení továrního objektu Upravená definice třídy Light Testy Generická verze třídy třída LightG <B extends IChangeable & IColorable> Důsledky definice třídy LightG jako generické Sjednocení definic otoček robota Shrnutí co jsme se naučili Rekurzivní volání Princip Přímá a nepřímá rekurze Přeplnění zásobníku návratových adres Pojezdy tam zpět metoda zigzag G_UOA2_J8_ZLOM.doc, verze , uloženo: pá :35 Strana 15 z 651

16 16 Java 8 Úvod do objektové architektury pro mírně pokročilé 1. Úkol Otočka Délka pojezdu Cílová pozice Předání metody multipřesouvači Odbočka: rekurze versus zpětné volání Test správného naprogramování přesunu Objíždění čtverce Shrnutí co jsme se naučili Interní datové typy Motivace Terminologie Společné charakteristiky interních typů Použití Pomocný soukromý typ Objekt znající útroby a implementující veřejné rozhraní Sdružení souvisejících typů Globální interní (členské) datové typy Vnořené datové typy Pomocná vnořená přepravka Řešený problém První nástřel: poloveřejná přepravka Test Co je na předchozím řešení nešikovné Vnořená tovární třída Výhody a nevýhody jednotlivých možností Vnitřní třídy Blikající světlo s vnitřní třídou Hraniční obdélník objektu na plátně Lokální třídy Pojmenované lokální třídy Anonymní třídy Blikající světlo s anonymní třídou Použití anonymních tříd Shrnutí co jsme se naučili Kontejnery a datovody Kontejnery Zvláštnosti programových kontejnerů Přepravky Pole (array) Kolekce (collection) Mapy, slovníky (map, dictionary) Motivace pro zavedení datovodů Deklarativní a imperativní styl programování Datovody (streams) Druhy operací Práce datovodu Vytváření datovodů z kolekcí a polí Použití datovodu blikající světla Třída StreamTest Pomocná metoda streamblink(stream<light>,string) Porovnání sériového a paralelního datovodu Použití metody foreach(runnable) Použití filtrů G_UOA2_J8_ZLOM.doc verze , uloženo: pá :35 Strana 16 z 651

17 Podrobný obsah Řazení objektů v datovodu Složitější příklad Zadání Rozbor Test metoda testmovementsstepobj() Vytvoření a zpracování proudu kroků metoda movementsstepobj(string, Collection<? extends IChangeable>) Přesun objektů v daném kroku metoda moveinstepallobjects(string, Collection<? extends IChangeable>) Definice metod plynulé verze Konverze prvků v datovodu Metoda createanddrive(ivehiclefactory, String, Position...) Pomocná metoda goindirections(string) Test Vytvoření vlastního datovodu Shrnutí co jsme se naučili Část III: Dědění implementace Podrobnosti o konstruktorech tříd a instancí Opakování: co víme o konstruktorech instancí Zavádění třídy java.lang.classloader Statický konstruktor konstruktor třídy Instanční inicializační blok Dvojitost těla konstruktoru instancí Příklad Statický konstruktor, konstruktor třídy Důležitá pravidla : Úvodní statický inicializační blok : Předčasné použití atributu : Nekorektní použití metod : Předčasné použití konstanty : Nekorektní volání konstruktoru Doporučení: jediný statický inicializační blok Konstruktor instancí Roztroušená část : Úvodní instanční inicializační blok : Deklarace konstanty loaded : Inicializační výpočet : Použití this : Závěrečný blok Tělo osloveného konstruktoru : Bezparametrický konstruktor : Jednoparametrický konstruktor : Dvouparametrický konstruktor : Tříparametrický konstruktor Experimenty Shrnutí co jsme se naučili Úvod do dědění implementace: Mother Daughter Granddaughter Úvodní poznámky Definice dceřiné třídy Rodičovský podobjekt Konstruktor G_UOA2_J8_ZLOM.doc, verze , uloženo: pá :35 Strana 17 z 651

18 18 Java 8 Úvod do objektové architektury pro mírně pokročilé Konstrukce rodičovského podobjektu Přetížené verze konstruktorů použití super this Test Konstruktory rodiče a potomka Emulace dědění dekorátorem Přípony názvů typů v přípravku Demonstrace chování konstruktorů Konstrukce podpisu Zpráva o zavedení třídy Demonstrace Rodičovský podobjekt je abstrakce Vytváření instancí tříd využívajících dekorátor Chráněné členy modifikátor přístupu protected Zákaz vytváření potomků třídy Shrnutí co jsme se naučili Zakrývání atributů a metod Posílání zpráv a volání metod Dědění metod Zděděné, dále neupravované metody Zděděné metody, pro něž potomek definuje lepší implementaci Kompatibilita signatur Zakrývání metod předka (method hiding) Metody, které není možno v potomku zakrýt či přebít modifikátor final Třídy, které nemohou mít potomky Zakrývání atributů předka Emulace zakrývání v D-třídách Metody nově definované v potomku Staticky dynamicky typované jazyky Proč je situace jednoduchá jen zdánlivě Zakrývání interních datových typů Závěr Shrnutí co jsme se naučili Virtuální metody a jejich přebíjení Virtuální metody a jejich přebíjení Časná a pozdní vazba Virtuální metody Které metody jsou v Javě virtuální Chování virtuálních metod Emulace virtuálních metod v dekorátoru Zdokonalení třídy Square Přebití metody copy() Problémy s nastavováním velikosti První návrh definice metody setsize(int,int) Test prvního návrhu Oprava Co se nám na dědění nelíbí Návrhový vzor Šablonová metoda (Template method) Princip Implicitní metody interfejsů Metoda tostring() Shrnutí co jsme se naučili Pasti a propasti dědění implementace G_UOA2_J8_ZLOM.doc verze , uloženo: pá :35 Strana 18 z 651

19 Podrobný obsah Třída XCRectangle Testovací třída Podklady pro vlastní řešení Definice konstruktorů Definice tovární třídy Metoda paint(painter) Změny pozice a velikosti Upravená podoba definice třídy Co je na uvedeném řešení nevhodné Řešení definicí atributu Řešení sloučením dědění a dekorátoru Typové parametry Předci Statické členy Instanční členy Samostatná úloha: Terč Virtuální metody v konstruktoru Definice třídy Aureole Test objektů se svatozáří Řešení 1: Změna řešení Řešení 2: Devirtualizace metody Řešení 3: Využití rodičovské verze metody Řešení 4: Definice ekvivalentní soukromé metody Shrnutí co jsme se naučili Vytváříme rodičovskou třídu ARobot Abstraktní metody a třídy Abstraktní a konkrétní metody Interfejsy Třídy Abstraktní a konkrétní třídy Účel abstraktních tříd Účel abstraktních metod Proč společný rodič Návrhový vzor Stav s rodičovskou třídou Vytvoření prázdného společného rodiče Příprava potomků Členy třídy Konstantní atributy instancí Konstruktory Metody instancí Ověření regresním testem Rodičovská třída segmentů okruhu Specifikace předků IRingSegment IChangeable copy() IRingBuildSegment Společný abstraktní rodič Definice potomků Návrhový vzor Adaptér podruhé Společný rodič dekorátorů Použití ve třídě ControlledVehicle Společný rodič výtahů Shrnutí co jsme se naučili G_UOA2_J8_ZLOM.doc, verze , uloženo: pá :35 Strana 19 z 651