Bài giảng Lập trình Java: Phần 1

Bài giảng Lập trình Java: Phần 1 được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Giới thiệu về java; những khái niệm cơ bản của lập trình hướng đối tượng; kế thừa và đa hình trên java. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Lập trình Java: Phần 1 TÀI LIỆU BÀI GIẢNG LẬP TRÌNH JAVA 3 Tài liệu chỉ được dùng ở trong nội bộ CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ JAVA Nội dung của chương này tập trung trình bày các vấn đề chính về ngôn ngữ lập trình Java: • Lịch sử ra đời và phát triển của Java • Kiến trúc tổng quát một chương trình xây dựng trên Java • Các toán tử và các cấu trúc dữ liệu cơ bản trên Java • Các cấu trúc lệnh của Java 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA JAVA 1.1.1 Java Năm 1991, một nhóm kỹ sư của Sun Microsystems muốn lập trình để điều khiển các thiết bị điện tử như tivi, máy giặt, lò nướng… Ban đầu, họ định dùng C và C++ nhưng trình biên dịch C/C++ lại phụ thuộc vào từng loại CPU. Do đó, họ đã bắt tay vào xây dựng một ngôn ngữ chạy nhanh, gọn, hiệu quả, độc lập thiết bị và ngôn ngữ “Oak” ra đời và vào năm 1995, sau đó được đổi tên thành Java. Ngôn ngữ lập trình Java được Sun Microsystems đưa ra giới thiệu vào tháng 6 năm 1995 và đã nhanh chóng trở thành một ngôn ngữ lập trình của các lập trình viên chuyên nghiệp. Java được xây dựng dựa trên nền tảng của C và C++ nghĩa là Java sử dụng cú pháp của C và đặc trưng hướng đối tượng của C++. Java là ngôn ngữ vừa biên dịch vừa thông dịch. Đầu tiên mã nguồn được biên dịch thành dạng bytecode. Sau đó được thực thi trên từng loại máy nhờ trình thông dịch. Mục tiêu của các nhà thiết kế Java là cho phép người lập trình viết chương trình một lần nhưng có thể chạy trên các nền phần cứng khác nhau. Ngày nay, Java được sử dụng rộng rãi, không chỉ để viết các ứng dụng trên máy cục bộ hay trên mạng mà còn để xây dựng các trình điều khiển thiết bị di động, PDA, … 1.1.2 Đặc trưng của ngôn ngữ Java Ngôn ngữ Java có những đặc trưng cơ bản sau: • Đơn giản • Hướng đối tượng • Độc lập phần cứng và hệ điều hành • Mạnh mẽ • Bảo mật • Phân tán • Đa luồng • Linh động 32 Tài liệu chỉ được dùng ở trong nội bộ Đơn giản Những người thiết kế mong muốn phát triển một ngôn ngữ dễ học và quen thuộc với đa số người lập trình. Do vậy Java loại bỏ các đặc trưng phức tạp của C và C++ như: • Loại bỏ thao tác con trỏ, thao tác định nghĩa chồng toán tử (operator overloading)… • Không cho phép đa kế thừa (Multi-inheritance) mà sử dụng các giao diện (interface) • Không sử dụng lệnh “goto” cũng như file header (.h). • Loại bỏ cấu trúc “struct” và “union”. Hướng đối tượng Java là ngôn ngữ lập trình hoàn toàn hướng đối tượng: • Mọi thực thể trong hệ thống đều được coi là một đối tượng, tức là một thể hiện cụ thể của một lớp xác định. • Tất cả các chương trình đều phải nằm trong một class nhất định. • Không thể dùng Java để viết một chức năng mà không thuộc vào bất kì một lớp nào. Tức là Java không cho phép định nghĩa dữ liệu và hàm tự do trong chương trình. Độc lập phần cứng và hệ điều hành Đối với các ngôn ngữ lập trình truyền thống như C/C++, phương pháp biên dịch được thực hiện như sau (Hình 3.1): Với mỗi một nền phần cứng khác nhau, có một trình biên dịch khác nhau để biên dịch mã nguồn chương trình cho phù hợp với nền phần cứng ấy. Do vậy, khi chạy trên một nền phần cứng khác, bắt buộc phải biên dịch lại mà nguồn. IB compiler compiler Sparc compiler Macintosh Hình 3.1 Cách biên dịch truyền thống Đối các chương trình viết bằng Java, trình biên dịch Javac sẽ biên dịch mã nguồn thành dạng bytecode. Sau đó, khi chạy chương trình trên các nền phần cứng khác nhau, máy ảo Java dùng trình thông dịch Java để chuyển mã bytecode thành dạng chạy được trên các 33 Tài liệu chỉ được dùng ở trong nội bộ nền phần cứng tương ứng. Do vậy, khi thay đổi nền phần cứng, không phải biên dịch lại mã nguồn Java. Hình 3.2 minh hoạ quá trình biên dịch và thông dịch mã nguồn Java. IB Bytecode Trình thông dịch Java Sparc Trình biên dịch (Java Interpreter) Độc lập nền Macintosh (Platform independent) Hình 3.2 Dịch chương trình Java Mạnh mẽ Java là ngôn ngữ yêu cầu chặt chẽ về kiểu dữ liệu: • Kiểu dữ liệu phải được khai báo tường minh. • Java không sử dụng con trỏ và các phép toán con trỏ. • Java kiểm tra việc truy nhập đến mảng, chuỗi khi thực thi để đảm bảo rằng các truy nhập đó không ra ngoài giới hạn kích thước mảng. • Quá trình cấp phát, giải phóng bộ nhớ cho biến được thực hiện tự động, nhờ dịch vụ thu nhặt những đối tượng không còn sử dụng nữa (garbage collection). • Cơ chế bẫy lỗi của Java giúp đơn giản hóa qúa trình xử lý lỗi và hồi phục sau lỗi. Bảo mật Java cung cấp một môi trường quản lý thực thi chương trình với nhiều mức để kiểm soát tính an toàn: • Ở mức thứ nhất, dữ liệu và các phương thức được đóng gói bên trong lớp. Chúng chỉ được truy xuất thông qua các giao diện mà lớp cung cấp. • Ở mức thứ hai, trình biên dịch kiểm soát để đảm bảo mã là an toàn, và tuân theo các nguyên tắc của Java. • Mức thứ ba được đảm bảo bởi trình thông dịch. Chúng kiểm tra xem bytecode có đảm bảo các qui tắc an ...