knihovna programátora

Transkript

1 knihovna programátora Učebnice pro ty, kteří nechtějí zůstat obyčejnými kodéry, ale chtějí se stát špičkovými architekty Postupuje podle metodiky Architecture First Soustředí se na návrh programů a osvojení klíčových architektonických zásad Vysvětluje a procvičuje návrhové vzory, refaktoraci kódu, vývoj řízený testy a další oblasti, které běžné učebnice ignorují Vše průběžně procvičuje na příkladech řešených spolu se čtenářem Doporučená učebnice na řadě středních škol i univerzit Java RUDOLF PECINOVSKÝ 7 učebnice objektové architektury pro začátečníky

2 Ukázka knihy z internetového knihkupectví

3 O autorovi Rudolf Pecinovský patří ke špičkovým odborníkům na výuku programování. Publikoval již 43 učebnic, které byly přeloženy do pěti jazyků, a nepřeberné množství článků a příspěvků na odborných konferencích. Je autorem metodiky výuky programování Karel, navazující metodiky Baltík a moderní metodiky výuky objektově orientovaného programování známé pod anglickým názvem Architecture First. Učí programování na VŠE a FIT ČVUT. Současně pracuje jako Senior EDU Expert ve firmě ICZ a.s., kde má na starosti doškolování profesionálních programátorů a organizaci kurzů, které si objednávají jiné firmy. O knize Tato kniha je třetím vydáním populární učebnice programování, která je na našem trhu zcela ojedinělá. Na rozdíl od ostatních učebnic, které se soustředí na výuku syntaxe jazyka a práce s knihovnami, se tato kniha soustředí především na výklad architektonických konstrukcí. Neučí čtenáře kódovat, ale snaží se jej naučit, jak programy navrhovat. Učí jej, jak má při programování myslet. Reaguje tak na známou skutečnost, že kodérů je hodně, ale dobrých softwarových architektů je proklatě málo (proto také mají několikanásobně vyšší platy). Kniha je sice primárně určena začátečníkům, ale ohlasy na předchozí vydání ukázaly, že v ní najdou poučení i zkušení programátoři. Většina učebnic a kurzů programování totiž vyvolává falešnou představu, že objektově programovat znamená používat třídy a dědění. Tato kniha je první, která ukazuje, že objektově orientované programování přináší především jiný způsob myšlení. Jak výstižně napsal jeden čtenář: Myslel jsem si, že nejsem žádné programátorské ucho. Když jsem ale přečetl vaši učebnici, otevřel jsem oči a hubu. Konečně jsem pochopil věci, které mi ostatní učebnice nedokázaly vysvětlit. Kniha vznikla na základě dlouholetých autorových zkušeností se školením profesionálních programátorů, výukou programování na univerzitě i vedením žákovských programátorských kroužků. Autor v ní uvádí čtenáře krok za krokem do tajů objektově orientovaného programování a ukazuje mu, jak možnosti této moderní technologie co nejlépe využít a kde si dát naopak pozor na její úskalí. Výklad je postaven na příkladech, které autor spolu s čtenářem postupně řeší a přitom čtenáře učí nejenom základním programátorským návykům a dovednostem, ale předvede mu i nejrůznější užitečné triky, z nichž mnohé nikde jinde vysvětlené nenajdete. Současně upozorňuje na nejčastější začátečnické chyby, které před svými čtenáři ostatní učebnice většinou tají. Navíc probírá i řadu témat (např. návrhové vzory), která jsou většinou probírána až v pokročilých, nebo dokonce nadstavbových kurzech, přestože patří do základní výbavy objektového programátora.

4 knihovna programátora Java 7 učebnice objektové architektury pro začátečníky RUDOLF PECINOVSKÝ GRADA Publishing

5 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. Java 7 učebnice objektové architektury pro začátečníky Rudolf Pecinovský Vydala Grada Publishing, a.s. U Průhonu 22, Praha 7 jako svou publikaci Odborní lektoři: doc ing. Alena Buchalcevová, Ph.D., doc. ing. Pavel Herout, Ph.D., doc. MUDr. Jiří Kofránek, CSc., doc. ing. Vojtěch Merunka, Ph.D., prof. RNDr. PhDr. Antonín Slabý, CSc., doc ing. Miroslav Virius, CSc. Odpovědný redaktor: Martin Vondráček Návrh vnitřního layoutu: Rudolf Pecinovský Zlom: Rudolf Pecinovský Počet stran 496 Vydání 1., 2012 Vytiskla Tiskárna PROTISK, s.r.o., České Budějovice Grada Publishing, a.s., 2012 Cover Photo allphoto.cz ISBN (tištěná verze) ISBN (elektronická verze ve formátu PDF) ISBN (elektronická verze ve formátu EPUB) 43G_UOA1_J7_Zlom.doc verze , uloženo: čt :40 Strana 4 z 495

6 Mé ženě Jarušce a dětem Štěpánce, Pavlínce, Ivance a Michalovi 43G_UOA1_J7_Zlom.doc, verze , uloženo: čt :40 Strana 5 z 495

7 6 Java 7 učebnice objektové architektury pro začátečníky Stručný obsah Stručný obsah Skrytí spoluautoři Předmluva k prvnímu vydání Úvod Část 1: Interaktivní režim Seznamujeme se s nástroji Objekty a třídy Testovací třída Práce s daty Výlet do nitra objektů Programátorská dokumentace Rozhraní interface Pokročilá práce s rozhraním Dědění tříd Část 2: Základy práce v textovém režimu Vytváříme vlastní třídu Přidáváme parametry Přidáváme atributy a metody Pokročilejší práce s daty Komentáře a dokumentace Operace a operátory Definice testovací třídy Ladění programů Implementace rozhraní Samostatná aplikace UFO Část 3: Základní programovací techniky Refaktorace Hodnotové a odkazové objektové typy Složitější rozšíření funkčnosti Budete si to přát zabalit? Rejstřík G_UOA1_J7_Zlom.doc verze , uloženo: čt :40 Strana 6 z 495

8 Podrobný obsah 7 Podrobný obsah Podrobný obsah Skrytí spoluautoři Předmluva k prvnímu vydání Úvod Co je nového ve 3. vydání Komu je kniha určena Co se naučíte Styl výuky Programovací jazyk Uspořádání Jazyk programů Potřebné vybavení Sada JDK (Java Development Kit) Vývojové prostředí Proč právě BlueJ Doprovodné programy Doprovodné animace Použité konvence Odbočka Vaše poznámky a připomínky Část 1: Interaktivní režim Seznamujeme se s nástroji Trocha historie První počítače Co je to program Program musí být především spolehlivý Objektově orientované programování OOP Vývoj metodik programování Překladače, interprety, platformy Operační systém a platforma Programovací jazyky Java a její zvláštnosti Klíčové vlastnosti Javy Objektově orientovaná Jednoduchá Multiplatformní Java je jazyk i platforma Vývojářská sada Vývojové prostředí BlueJ Projekty a BlueJ Windows a substituované disky Vyhledání a otevření projektu G_UOA1_J7_Zlom.doc, verze , uloženo: čt :40 Strana 7 z 495 Ukázka knihy z internetového knihkupectví

9 8 Java 7 učebnice objektové architektury pro začátečníky 1.7 Diagram tříd Manipulace s třídami v diagramu Shrnutí co jsme se naučili Objekty a třídy Nejprve trocha teorie Principy OOP Objekty Třídy a jejich instance Třída jako objekt Zprávy Metody Výchozí projekt Stereotypy a nestandardní druhy tříd Třídy a jejich instance Vytváříme instanci Pravidla pro tvorbu identifikátorů v jazyku Java Vytváříme instanci pokračování Proměnné a zásobník odkazů Posíláme instanci zprávu Vytváříme další instance Rušení instancí a správa paměti Restartování virtuálního stroje Instance versus odkaz Úvod do návrhových vzorů Knihovní třída (Utility class) Statická tovární metoda (Static factory method) Jedináček (Singleton) Výčtový typ (Enumerated type) Shrnutí co jsme se naučili Testovací třída Možnost uložení provedených akcí Vytvoření testovací třídy Struktura testovací třídy Testovací přípravek Vlastní testy Definujeme testovací přípravek Definujeme testovací metody Další testy Spuštění všech testů Shrnutí co jsme se naučili Práce s daty Zprávy žádající o hodnotu Datové typy Primitivní datové typy Objektové datové typy Přístupové metody Vracení hodnot primitivních typů Vracení hodnot objektových typů Parametry metod Vyvolání konstruktoru s parametry Zadávání hodnot typu String Modifikace testovacího přípravku Funkce testů s novým přípravkem Parametry objektových typů G_UOA1_J7_Zlom.doc verze , uloženo: čt :40 Strana 8 z 495

10 Podrobný obsah 9 Nastavování hodnot vlastností Zadávání hodnot objektových typů Získání doposud nepoužité barvy Test demonstrující použití objektových parametrů Metody třídy statické metody Smazání plátna Shrnutí co jsme se naučili Výlet do nitra objektů Atributy (datové členy) Atributy instancí Atributy třídy statické atributy Instance třídy jako její atributy Přímé zadávání hodnot parametrů objektových typů Zkrácený zápis zadávaných zpráv Návrhový vzor Přepravka Shrnutí co jsme se naučili Programátorská dokumentace Dokumentace aktuální třídy Dokumentace celého projektu Dokumentace standardní knihovny Shrnutí co jsme se naučili Rozhraní interface Teoretický úvod Motivace Deklarace definice Rozhraní implementace Atributy vlastnosti Signatura kontrakt Rozhraní interface Interfejs a jeho instance Použití v programu Otevíráme nový projekt Implementace rozhraní třídou Implementace rozhraní v diagramu tříd Zrušení implementace Důsledky implementace rozhraní Návrhový vzor Služebník Nový projekt Přidání mnohotvaru Import třídy s dosažitelným zdrojovým kódem Představení třídy Mnohotvar Název mnohotvaru Mnohotvar se skládá z kopií Metody s proměnným počtem parametrů Přidání testovací třídy dané třídy Testovací přípravek mnohotvaru Plynulé přesuny mnohotvaru Shrnutí co jsme se naučili Pokročilá práce s rozhraním Nevýhody aktuálního řešení a možnosti jejich odstranění Implementace více rozhraní Kompresor a jím využívaná rozhraní Rafinovanější změny velikosti tvarů G_UOA1_J7_Zlom.doc, verze , uloženo: čt :40 Strana 9 z 495

11 10 Java 7 učebnice objektové architektury pro začátečníky 8.4 Návrhový vzor Prázdný objekt (Null Object) Dědění rozhraní Trocha teorie o dědění Aplikace dědění rozhraní na náš projekt Přidání značkovacího rozhraní IKreslený Návrhový vzor Prototyp (Prototype) Demonstrační test Proč? Závěr Test demonstrující nepříjemné chování grafických objektů Nová koncepce projektu Návrhový vzor Prostředník (Mediator) Inverze závislostí Návrhový vzor Pozorovatel (Observer), hollywoodský princip Nový projekt Převod testů do nového projektu Nový přípravek pro třídu MnohotvarTest Nový přípravek pro třídu Testy Nový přípravek pro třídu ITvarTest Ještě jednou k dědění rozhraní Shrnutí co jsme se naučili Dědění tříd Tři druhy dědění Přirozené (nativní) dědění Dědění typu Dědění implementace Základy dědění tříd Princip dědění Univerzální (pra)rodič Object Instance třídy Object jako parametr či návratová hodnota Pokusy s děděním Překrývání metod Jediný implementační předek Abstraktní třídy a jejich role v dědické hierarchii Experimenty s abstraktní třídou Účel abstraktních tříd Návrhový vzor Šablonová metoda Zavedení abstraktních tříd do projektu Implementace Shrnutí co jsme se naučili Část 2: Základy práce v textovém režimu Vytváříme vlastní třídu První vlastní třída Zdrojový kód třídy Prázdná třída Bílé znaky a uspořádání programu Soubory projektu Odstranění třídy Implicitní konstruktor Přejmenování třídy Ladění G_UOA1_J7_Zlom.doc verze , uloženo: čt :40 Strana 10 z 495

12 Podrobný obsah 11 Syntaktické chyby Běhové chyby Logické (sémantické) chyby Shrnutí co jsme se naučili Přidáváme parametry Konstruktor s parametry Použití skrytého parametru this Přetěžování Testování TDD vývoj řízený testy Testovací třída Testovací přípravek Shrnutí co jsme se v kapitole naučili Přidáváme atributy a metody Deklarace atributů Modifikátory přístupu Vylepšujeme Strom Možné důsledky zveřejnění atributů Modifikátory konstantnosti Definujeme vlastní metodu Test vytvořených metod Reakce na chybu v testu Nejprve testy, pak program? Někdy jsou věci složitější Použití metod vracejících hodnotu Definice metod vracejících hodnotu Parametry a návratové hodnoty objektových typů Přístupové metody Atributy a vlastnosti našich stromů Kvalifikace a klíčové slovo this Příklad Kvalifikace atributů Příklad: Světlo Shrnutí co jsme se naučili Pokročilejší práce s daty Atributy a metody třídy (statické atributy a metody) Atributy třídy Metody třídy Úkoly Čtení chybových hlášení Lokální proměnné Konstanty a literály Konstanty objektových typů Správná podoba literálů boolean int long short, byte double float char String null Překrývání metod G_UOA1_J7_Zlom.doc, verze , uloženo: čt :40 Strana 11 z 495

13 12 Java 7 učebnice objektové architektury pro začátečníky Opakování Metoda tostring() podpis objektu Sčítání řetězců Jak definovat metodu tostring() Shrnutí co jsme se v kapitole naučili Komentáře a dokumentace Zapouzdření a skrývání implementace Rozhraní implementace Signatura kontrakt Komentáře a dokumentace Proč psát srozumitelné programy Druhy komentářů Dokumentační komentáře Zakomentování a odkomentování části programu Pomocné značky pro tvorbu dokumentace Okomentování třídy Strom BlueJ a programátorská dokumentace Uspořádání jednotlivých prvků v těle třídy Prázdná standardní třída Shrnutí co jsme se naučili Operace a operátory Jednoduché okenní vstupy a výstupy Textové řetězce Rozdíl mezi prázdným řetězcem a null Čísla Podrobnosti o operátorech Binární operátory + * / % Sčítání, odčítání, násobení Slučování řetězců Dělení / Zbytek po dělení (dělení modulo) % Unární operátory Kulaté závorky () Přiřazovací operátor = Složené přiřazovací operátory +=, =, *=, /=, %= Operátor přetypování (typ) Explicitní a implicitní přetypování Univerzální přetypování na String Primitivní a obalové datové typy Počítáme instance Inkrementační a dekrementační operátory Způsoby předávání hodnot Jiný způsob inicializace rodného čísla Standardní výstup Standardní chybový výstup Shrnutí co jsme se naučili Definice testovací třídy Opakování Knihovna JUnit Útroby prázdné testovací třídy Přípravek Ruční úprava přípravku G_UOA1_J7_Zlom.doc verze , uloženo: čt :40 Strana 12 z 495

14 Podrobný obsah 13 Interaktivní doplnění přípravku Automaticky generované testy Vlastní testy Úklid Metody assertequals a asserttrue Pomocné metody z rodiny assertequals Vylepšení třídy Testy Vzájemné volání testovacích metod Shrnutí co jsme se naučili Ladění programů Krokování programu Okno debuggeru Vlákna Pořadí volání zásobník návratových adres Atributy třídy Atributy instancí Lokální proměnné Krokování konstruktoru Atributy a proměnné objektových typů Už nezastavuj ruším zarážky Předčasný konec programu Pozastavení běžícího programu Shrnutí co jsme se naučili Implementace rozhraní Syntaxe interfejsu Zakomentovaná 366 Signatura kontrakt Implementace rozhraní ve zdrojovém kódu Přizpůsobení tříd novému projektu Překlad třídy Světlo Překlad pro zjištění chyby Přidání implementované metody Překlad třídy SvětloTest a spuštění testů Definice přípravku Dokončení definice metody nakresli(kreslítko) Překlad třídy Strom Metoda nakresli(kreslítko) Metoda alej() Atribut pro SprávcePlátna Vyhledávání a nahrazování textů v souborech Úpravy třídy StromTest a spuštění testů Testovací přípravek Metoda testalej() Metoda testposuny() Metoda testsmažzobraz() Metoda testzarámuj() Metoda testzarámujstatic() Závěrečné úpravy Úpravy posunových metod Efektivita vykreslování Zefektivnění přesunu Vnořený blok Další úpravy Shrnutí co jsme se naučili G_UOA1_J7_Zlom.doc, verze , uloženo: čt :40 Strana 13 z 495 Ukázka knihy z internetového knihkupectví

15 14 Java 7 učebnice objektové architektury pro začátečníky 19. Samostatná aplikace UFO Poloprázdná třída a zástupné metody Závěrečný příklad UFO Předběžné poznámky Stručný přehled Třída Dispečer Jednodušší varianta Varianta ovládaná z klávesnice Třída UFO_Moje Atributy Konstruktor Metoda getkroktahu() Metoda setrychlost(int,int) Metody getx(), gety(), getxrychlost(), getyrychlost(), getxtah(), getytah() Metoda zobraz() Metoda popojeď(int) Metody vpravo(), vlevo(), vzhůru(), dolů(), vypnimotory() Metoda tostring() Třída UFO_Demo Třída UFOTest BlueJ a editace větších souborů Podbarvování bloků a formátování textu Grafický posuvník Nápověda při zadávání volané metody Vytvoření samostatné aplikace Třída spouštějící aplikaci Prohlížení obsahu JAR-souborů Vytvoření souboru JAR s aplikací Stěhování projektu mezi platformami Problémy s kódováním znaků Shrnutí co jsme se naučili Část 3: Základní programovací techniky Refaktorace Jedináček (Singleton) Ukázkový příklad Třídy ČernáDíraTest a TŘÍDA Třída ČernáDíra výchozí verze Pachy v kódu Refaktorování Refaktorace třídy ČernáDíra krok: Převod pomocných proměnných na atributy krok: Definice obálky pro zbylé pomocné proměnné Předání parametru hodnotou a odkazem krok: Úprava metody spolkni(elipsa) s využitím obálky krok: Vyjmutí kódu do samostatných metod krok: Další úprava definovaných metod Použití přesouvače a kompresoru Odstranění obálky Shrnutí Shrnutí co jsme se naučili Hodnotové a odkazové objektové typy G_UOA1_J7_Zlom.doc verze , uloženo: čt :40 Strana 14 z 495