Riassunto: Costanti operatori e gestione Java

📋 Schema del Corso

1. Caratteristiche e portabilità di Java
2. Applicazioni e ambienti di sviluppo
3. Oggetti e struttura dei programmi
4. Sintassi, compilazione e variabili
5. Costanti e operatori Java
6. Conversioni e precedenza
7. Input output e package
8. Gestione delle eccezioni
9. Strutture di controllo
10. Array e matrici
11. Metodi sulle stringhe
12. Classi, attributi e metodi
13. Oggetti, costruttori e interazione
14. Classe Vettore e interazione
15. Incapsulamento e metodi statici
16. Ereditarietà e polimorfismo
17. Interfacce API e memoria
18. Classe NuovaMath e metodo statico

📖 1. Caratteristiche e portabilità di Java

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Java: un linguaggio di programmazione orientato agli oggetti, general purpose e interpiattaforma, creato da Sun Microsystems verso la metà degli anni Novanta e oggi mantenuto da Oracle.
• Bytecode: un insieme di istruzioni simili al linguaggio macchina ma indipendenti da uno specifico processore, destinato all'esecuzione sulla Java Virtual Machine.

★ Da sapere

📌 Un linguaggio multipiattaforma può richiedere ricompilazione e modifiche al codice per ogni nuova piattaforma, mentre Java è interpiattaforma perché può essere eseguito senza modifiche su piattaforme diverse dotate di JVM.

• Il compilatore Java traduce il programma sorgente in bytecode, la JVM interpreta il bytecode e lo esegue sulla macchina reale della piattaforma specifica.

Approfondimenti

• Java può avere prestazioni inferiori su computer molto datati perché ogni istruzione bytecode viene interpretata dalla JVM prima dell'esecuzione sulla macchina reale.

💡 Trucco mnemonico

Java interpiattaforma senza porting, C multipiattaforma con porting

📖 2. Applicazioni e ambienti di sviluppo

🔑 Concetti chiave e definizioni

• JDK: cioè Java Software Development Kit, è l'ambiente che contiene il compilatore Java javac, l'interprete java e l'Appletviewer per provare le applet.
• IDE: cioè Integrated Development Environment, integra strumenti di sviluppo come editor e debugger e può appartenere alla categoria degli ambienti RAD, ovvero Rapid Application Development.

★ Da sapere

📌 Le applicazioni a console usano un'interfaccia testuale, mentre le applicazioni GUI usano elementi grafici come mouse, pulsanti, menu e campi di testo.

📌 Le applicazioni e le apps sono programmi eseguiti direttamente attraverso la JVM, mentre le applet vengono eseguite all'interno di un browser.

Approfondimenti

• NetBeans ed Eclipse sono IDE per Java; Eclipse è un progetto open source usato anche per altri linguaggi e rappresenta l'ambiente standard nel mondo delle apps per Android.

📖 3. Oggetti e struttura dei programmi

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Classe: un modello astratto e generico che descrive le caratteristiche comuni e i comportamenti di una famiglia di oggetti.

★ Da sapere

📌 Un'istanza, o oggetto, è un rappresentante concreto e specifico di una classe, mentre la classe descrive genericamente gli elementi della famiglia.

📌 Gli attributi descrivono le caratteristiche o lo stato di un oggetto, mentre i metodi descrivono le operazioni e i comportamenti che l'oggetto può compiere.

Approfondimenti

📐 Formula - La dot notation per riferirsi a una proprietà usa la forma $<NomeOggetto>.<Proprietà>$.

📐 Formula - La dot notation per invocare un metodo usa la forma $<NomeOggetto>.<Metodo>([ListaParametri])$.

💡 Trucco mnemonico

La classe è uno stampo astratto, l'oggetto è il prodotto concreto

📖 4. Sintassi, compilazione e variabili

🔑 Concetti chiave e definizioni

• main: il metodo che governa il flusso di esecuzione del programma e deve essere contenuto in una classe principale.
• Variabile locale: è dichiarata all'interno di un metodo, è visibile solo in quel metodo e viene deallocata al termine della sua esecuzione.

★ Da sapere

• Per compilare ed eseguire un programma Java si salva il sorgente con estensione .java, si compila con javac e si avvia il risultato con java senza specificare l'estensione .class.

📌 In Java ogni istruzione deve terminare con un punto e virgola, mentre le parentesi graffe delimitano i blocchi di classi, metodi o istruzioni.

📌 Prima di essere utilizzata, una variabile Java deve essere inizializzata assegnandole un valore; la dichiarazione specifica il tipo e il nome della variabile.

Approfondimenti

📌 I commenti /commento/ possono estendersi su più righe, mentre i commenti //commento valgono dalla doppia barra fino alla fine della riga.

• I tipi primitivi Java sono:
  • int
  • short
  • long
  • byte
  • boolean
  • char
  • float
  • double

📌 Le costanti a virgola mobile sono considerate di tipo double se non diversamente specificato; per assegnarle a una variabile float occorre aggiungere il suffisso f o F, come in 180.50f.

💡 Trucco mnemonico

Sorgente .java → javac → bytecode .class → java → JVM

📖 5. Costanti e operatori Java

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Operatori: simboli che specificano come devono essere manipolati gli operandi e producono sempre un risultato

★ Da sapere

• Java riconosce le seguenti costanti:

  • intere
  • a virgola mobile
  • booleane
  • carattere
  • stringa
  • nulle
  • oggetti

• Le costanti a virgola mobile sono considerate di tipo double se non viene specificato diversamente; per assegnarle a un float bisogna aggiungere il suffisso f o F, come in 180.50f.

• L'operatore di assegnazione = assegna alla variabile di sinistra il risultato dell'espressione a destra, mentre l'operatore relazionale == confronta due valori e restituisce un booleano.

• Gli operatori ++ e -- possono essere prefissi o postfissi: nella forma prefissa modificano l'operando prima di usarne il valore, mentre nella forma postfissa lo modificano dopo averne usato il valore.

• Gli operatori && e || sono cortocircuitati e non valutano l'operando destro quando il risultato è già determinato dall'operando sinistro.

• L'operatore ternario ha sintassi Expression1 ? Expression2 : Expression3 e restituisce Expression2 se la condizione booleana è vera, altrimenti Expression3.

Approfondimenti

• La divisione tra due variabili int produce un risultato intero, mentre il resto della divisione tra interi è restituito dall'operatore %.

• Lo shift a destra di n posizioni equivale in pratica a dividere il valore per $2^n$, mentre lo shift a sinistra di n posizioni equivale a moltiplicarlo per $2^n$.

💡 Trucco mnemonico

= assegna, == confronta

📖 6. Conversioni e precedenza

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Conversione implicita: eseguita automaticamente dal compilatore quando a una variabile viene attribuito un valore di tipo diverso e il tipo di arrivo è più grande di quello di partenza
• Casting esplicito: Il casting esplicito converte un valore mediante la sintassi (nometipo) valore_da_convertire e può causare perdita di informazione.

★ Da sapere

📌 Un valore int, float o double concatenato a una stringa produce una stringa, come nell'espressione 2+"ab", il cui risultato è "2ab".

• Per convertire una stringa in un numero si usano parseInt(), parseFloat() o parseDouble(), mentre per convertire un numero in stringa si usa String.valueOf().

📌 Se un'espressione contiene operatori con la stessa precedenza, in generale vengono valutati da sinistra a destra; le parentesi tonde possono modificare l'ordine e le espressioni più interne vengono valutate per prime.

Approfondimenti

• Convertendo il float 15.45 in int con (int) X, il risultato è 15 perché vengono eliminate le cifre decimali.

💡 Trucco mnemonico

Tipo più grande → conversione implicita; tipo più piccolo → casting esplicito

📖 7. Input output e package

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Package Java: insiemi organizzati di classi già compilate che possono essere utilizzate nei programmi e riducono i conflitti tra nomi di classi

★ Da sapere

• System.out.print() e System.out.println() visualizzano sul monitor il testo passato come parametro attraverso lo stream out della classe System.

• Per leggere una riga dalla tastiera si crea un InputStreamReader su System.in, si crea un BufferedReader usando tale oggetto e si invoca readLine().

• Il package java.lang è incluso automaticamente, mentre java.io contiene le classi per la gestione dei file e dei flussi di input e output.

Approfondimenti

• System.in supporta direttamente solo i byte; InputStreamReader li converte in caratteri UNICODE a 16 bit e BufferedReader compone i caratteri in stringhe.

📌 L'istruzione import java.awt.* importa le classi direttamente contenute in java.awt, ma non importa automaticamente i package annidati come java.awt.event.

💡 Trucco mnemonico

System.in → InputStreamReader → BufferedReader → readLine()

📖 8. Gestione delle eccezioni

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Eccezione: un evento inusuale che si verifica durante l'esecuzione di un programma al di fuori del comportamento normale e desiderato

★ Da sapere

• 🔄 La gestione standard di un'eccezione comprende: eseguire il codice soggetto a eccezioni nel blocco try, eseguire il codice di recupero nel blocco catch, eseguire comunque il blocco finally, se presente

• Un blocco try contiene il codice soggetto a eccezioni, mentre uno o più blocchi catch contengono il codice da eseguire per i diversi tipi di eccezione.

• Per leggere un valore numerico da tastiera si legge prima una stringa e poi la si converte con Integer.parseInt() per gli interi o Float.parseFloat() per i valori float.

📌 La clausola throws segnala accanto al metodo o alla classe le eccezioni che possono essere generate ma non sono gestite al suo interno.

Approfondimenti

• La clausola finally viene generalmente usata per rilasciare risorse esterne o chiudere un file aperto, indipendentemente dal verificarsi di un'eccezione.

• Alcune eccezioni Java riguardano:

  • IOException: input e output di dati
  • ArrayIndexOutOfBounds: accesso oltre la dimensione massima di un array
  • FileNotFound: lettura di un file inesistente
  • EOFException: lettura oltre la fine di un file

📌 Quando lo stesso codice può sollevare più tipi di eccezione, si utilizzano più blocchi catch, uno per ciascun tipo da gestire.

• Il programma LeggiStringa usa BufferedReader.readLine() nel blocco try e, in caso di errore, visualizza il messaggio «lettura non andata a buon fine» nel blocco catch.

💡 Trucco mnemonico

try → catch → finally

📖 9. Strutture di controllo

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Istruzione if-else: esegue un blocco quando l’espressione condizionale è true e, se la condizione è false, esegue il blocco else

★ Da sapere

• L’operatore == confronta due valori nelle espressioni condizionali, mentre l’operatore = assegna un valore a una variabile; confonderli produce un errore logico.

• Nell’istruzione switch, break fa uscire dal costrutto dopo l’esecuzione del case, mentre la sua assenza provoca l’esecuzione dei blocchi successivi indipendentemente dal valore dell’espressione.

• Il ciclo while valuta la condizione prima del blocco e può quindi eseguirlo zero volte, mentre do-while valuta la condizione dopo il blocco e lo esegue almeno una volta.

• Il ciclo for esegue nell’ordine l’inizializzazione, il controllo della condizione, il blocco di istruzioni e l’espressione di fine blocco, ripetendo poi il controllo della condizione.

Approfondimenti

📌 L’istruzione break interrompe il ciclo e salta alla prima istruzione successiva, mentre continue interrompe l’iterazione corrente e passa a quella successiva.

💡 Trucco mnemonico

while controlla in testa, do-while controlla in coda

📖 10. Array e matrici

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Array: un insieme ordinato di elementi dello stesso tipo, identificati mediante un nome e un indice
• Array multidimensionale: ottenuto dichiarando array di array; un array a due dimensioni rappresenta comunemente una matrice

★ Da sapere

• Per creare un array si dichiara il tipo e il nome, si usa new indicando il numero di elementi e, se necessario, si inizializzano gli elementi.

• Gli array Java usano indici a partire da 0 e un array di 5 elementi ha quindi indici da 0 a 4; l’accesso a animali[5] genera un’eccezione ArrayIndexOutOfBounds.

• La proprietà length contiene il numero di elementi dell’array e non può essere usata per modificarne la dimensione dopo la creazione.

Approfondimenti

• I valori predefiniti sono:
  • 0 per i valori numerici
  • false per i valori booleani
  • **0** per i caratteri
  • null per gli oggetti

💡 Trucco mnemonico

Una matrice come una griglia di righe e colonne indicizzate da zero

📖 11. Metodi sulle stringhe

🔑 Concetti chiave e definizioni

• String: una classe e le stringhe sono oggetti immutabili, il cui contenuto non cambia dopo l’inizializzazione
• substring: Il metodo substring(int begin, int end) restituisce la sottostringa dalla posizione begin inclusa alla posizione end esclusa, mentre substring(int begin) restituisce i caratteri da begin fino alla fine.
• StringBuffer: StringBuffer è una classe che permette di modificare direttamente una stringa mediante metodi come setCharAt(), setLength(), insert() e append().

★ Da sapere

• Il metodo length() restituisce la lunghezza di una stringa e charAt(int pos) restituisce il carattere presente nella posizione indicata.

• I metodi indexOf() e lastIndexOf() cercano rispettivamente la prima e l’ultima posizione di un carattere o di una stringa, restituendo -1 se la ricerca fallisce.

📌 Il metodo equals() confronta il contenuto di due stringhe, mentre gli operatori relazionali non devono essere usati per confrontare le stringhe.

Approfondimenti

📌 I metodi replace(), toLowerCase() e toUpperCase() restituiscono una nuova stringa modificata, perché gli oggetti String originali sono immutabili.

💡 Trucco mnemonico

String è immutabile, StringBuffer è modificabile

📖 12. Classi, attributi e metodi

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Attributi: variabili dichiarate nella classe e fuori dai metodi; sono anche chiamati variabili di istanza perché ogni oggetto possiede i propri valori
• Metodo: caratterizzato da un nome, dai parametri, dal tipo di valore restituito, dal livello di visibilità, dal blocco di istruzioni e dall'ambiente locale

📝 Punti essenziali

📌 In Java funzioni, istruzioni e programmi devono essere contenuti all'interno di classi.

📌 Le variabili locali sono visibili solo nel metodo in cui sono dichiarate e cessano di esistere quando il metodo termina, mentre le variabili di istanza appartengono alla classe, possono avere valori diversi in ogni oggetto e persistono per tutta la vita dell'istanza.

• I livelli di visibilità Java sono: public, accessibile da qualsiasi classe, private, accessibile solo dalla classe, protected, accessibile dalle sottoclassi e dalle classi dello stesso package, package, accessibile dalle sole classi dello stesso package

📌 La parola chiave void indica che un metodo non restituisce valori, mentre l'istruzione return restituisce eventualmente un valore e termina l'esecuzione del metodo.

💡 Trucco mnemonico

Variabili locali dentro i metodi, variabili istanza nella classe

📖 13. Oggetti, costruttori e interazione

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Metodo costruttore: ha necessariamente lo stesso nome della classe e serve ad allocare lo spazio e inizializzare gli attributi dell'istanza
• Segnatura di un metodo: costituita dal suo nome, dal numero e dal tipo dei parametri
• Oggetto corrente this: un riferimento all'oggetto corrente e permette di distinguere un attributo da un parametro locale con lo stesso nome
• Overloading dei costruttori: la presenza nella stessa classe di più costruttori con lo stesso nome ma con numero o tipo di parametri diverso

★ Da sapere

• La creazione di un oggetto avviene dichiarando una variabile del tipo della classe e allocando l'istanza con new seguito dal costruttore, oppure combinando le due operazioni in un'unica istruzione.

• Gli oggetti comunicano tramite messaggi che specificano l'oggetto destinatario, il metodo da attivare e i parametri da passare, usando la notazione puntata.

📌 I tipi primitivi sono generalmente passati ai metodi per valore, mentre array e oggetti sono passati per riferimento, cioè tramite una copia del riferimento allo stesso oggetto.

📌 L'operatore == confronta i riferimenti degli oggetti e restituisce true quando due variabili contengono lo stesso riferimento, non quando due oggetti distinti hanno lo stesso contenuto.

Approfondimenti

• Se una classe non specifica un costruttore, Java le associa un costruttore vuoto di default che non esegue operazioni alla creazione dell'oggetto.

• Una variabile oggetto dichiarata ma non ancora allocata contiene il valore null, che indica che non fa riferimento ad alcun oggetto.

📌 Per leggere o modificare in modo controllato gli attributi si usano metodi Get() e Set(), soprattutto quando gli attributi hanno visibilità private.

💡 Trucco mnemonico

new crea l'istanza → i messaggi attivano i suoi metodi

📖 14. Classe Vettore e interazione

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Classe Vettore: incapsula un array privato di interi e offre metodi per inizializzarlo, visualizzarlo, cercare un elemento e calcolarne la somma.

★ Da sapere

• 🔄 Il programma di prova esegue queste operazioni:
  1. crea un vettore di 10 elementi
  2. riempie il vettore
  3. visualizza il contenuto
  4. ricerca un elemento e calcola la somma
  5. crea e gestisce un vettore di 5 elementi

Approfondimenti

• Il costruttore Vettore(int n) crea un array di n elementi e assegna n al numero massimo di elementi del vettore.

• La classe Vettore può essere estesa con metodi per ordinare gli elementi in ordine crescente e per eseguire la ricerca sequenziale o binaria.

💡 Trucco mnemonico

Crea → riempi → visualizza → ricerca

📖 15. Incapsulamento e metodi statici

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Information hiding: nasconde gli attributi e l'implementazione interna di un oggetto, rendendo accessibili dall'esterno soltanto i metodi public della sua interfaccia.
• Variabile di classe: un attributo dichiarato static il cui valore è condiviso da tutte le istanze della classe e può essere usato anche senza creare istanze.
• Metodo di classe: un metodo dichiarato static che può essere richiamato tramite il nome della classe senza creare un oggetto.

★ Da sapere

📐 Formula - Per un intero non negativo, il fattoriale soddisfa $Fatt(0)=1$ e $Fatt(x)=x\times Fatt(x-1)$ per $x>1$.

Approfondimenti

📌 La ricorsione richiama lo stesso metodo durante la propria esecuzione, mentre l'iterazione ripete le istruzioni mediante una struttura come while.

💡 Trucco mnemonico

public comunica, private nasconde

📖 16. Ereditarietà e polimorfismo

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Ereditarietà: consente di creare gerarchie nelle quali una sottoclasse riceve attributi e metodi dalla superclasse; in Java ogni classe ha al massimo una superclasse.
• Classe astratta: dichiarata con abstract, raccoglie caratteristiche comuni ma non può essere istanziata.
• Polimorfismo: permette a un metodo di assumere implementazioni diverse nelle classi della gerarchia o di avere lo stesso nome con parametri differenti.
• Metodo astratto: possiede una segnatura ma non un'implementazione e deve essere ridefinito dalle sottoclassi concrete.

📝 Punti essenziali

📌 L'overriding ridefinisce nella sottoclasse un metodo con la stessa segnatura della superclasse, mentre l'estensione aggiunge nuovi metodi o attributi.

💡 Trucco mnemonico

Eredita → ridefinisce → estende

📖 17. Interfacce API e memoria

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Interfaccia: una collezione di metodi astratti e costanti che può essere implementata da una classe per aggiungere comportamenti, senza contenere variabili di istanza.
• Garbage collection: la procedura automatica con cui il sistema recupera la memoria occupata da oggetti non più accessibili o utilizzabili.

★ Da sapere

• La classe Math appartiene a java.lang, contiene metodi e costanti statici e include Math.random(), che restituisce un valore x tale che $0\le x<1$.

📌 Un attributo final non può essere modificato, un metodo final non può essere ridefinito e una classe final non può avere sottoclassi.

Approfondimenti

• La classe Object è la superclasse di tutte le classi Java, mentre Integer, Float e Double sono classi involucro dei tipi primitivi.

💡 Trucco mnemonico

Classe astratta parzialmente implementata, interfaccia solo contratto

📖 18. Classe NuovaMath e metodo statico

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Garbage collection: l'insieme delle procedure automatiche che individuano e recuperano le aree di memoria non più accessibili o occupate da oggetti non più utilizzabili
• NuovaMath: una nuova classe che può contenere metodi matematici aggiuntivi, come il metodo statico Ipotenusa

★ Da sapere

📐 Formula - Il calcolo dell'ipotenusa di un triangolo rettangolo con cateti Cateto1 e Cateto2 restituisce $\sqrt{Cateto1^2 + Cateto2^2}$.

• La classe Math è dichiarata final, quindi non può essere estesa creando sottoclassi.

• Un metodo statico può essere chiamato usando il nome della classe, come NuovaMath.ipotenusa(), senza creare oggetti della classe.

• Il costruttore alloca e inizializza la memoria di un oggetto, mentre il metodo distruttore svolge le azioni finali prima della sua deallocazione.

• 🔄 Il recupero di un oggetto non più referenziato avviene così: non esiste più alcun riferimento all'oggetto, l'oggetto viene contrassegnato per la rimozione, la memoria viene resa nuovamente disponibile al sistema

📌 Il metodo distruttore finalize(), ereditato da java.lang.Object, viene chiamato automaticamente dalle procedure di garbage collection per rimuovere gli oggetti non più utilizzati.

• Le conoscenze del blocco tematico comprendono:

  • gli oggetti necessari a scrivere GUI in Java
  • il modello Java per la gestione degli eventi
  • i concetti legati alla gestione della grafica

• 🔄 Le funzionalità grafiche di Java si studiano in questa sequenza:

  1. le interfacce utente grafiche
  2. la gestione degli eventi
  3. la grafica

Approfondimenti

📌 Se finalize() viene ridefinito, è conveniente chiamare super.finalize() prima della chiusura del metodo per non perdere le azioni previste dalla superclasse.

• Il metodo finalize() può chiudere file aperti, pulire variabili ed eliminare riferimenti ad altri oggetti prima della rimozione dell'oggetto.

💡 Trucco mnemonico

Math è final e non si estende; NuovaMath raccoglie i nuovi metodi.

📊 Tabelle di sintesi

Cicli iterativi

Variabili locali e variabili di istanza