Metodologie di Programmazione a.a. 2010-2011 (canale M-Z)

Conoscenza del linguaggio C e dei rudimenti dell'architettura di un computer. Non ci sono propedeuticità. Tuttavia è consigliabile aver superato o almeno frequentato il corso di Fondamenti di Programmazione.

Le basi della programmazione orientata agli oggetti e il linguaggio Java: classi e oggetti, ereditarietà, polimorfismo. Gli strumenti di sviluppo: librerie e frameworks. Le metodologie di base della progettazione software tramite linguaggi orientati agli oggetti.

Le basi del linguaggio Java

Breve storia del linguaggio Java, cenni su JVM, JRE e sulla piattaforma Java. Struttura di un programma Java. I tipi primitivi e gli operatori aritmetici. Controllo del flusso: if-else, for, while, do-while e switch-case. Metodi ricorsivi. Input & Output. La classe String.

Classi e oggetti

La programmazione orientata agli oggetti. Definizione di una classe (class): campi, metodi e costruttori. Le direttive package e import. Modificatori di accesso public, private e accesso ristretto al package. Signature di un metodo e overloading di metodi e costruttori. Metodi e campi statici (modificatore static). Creazione di oggetti: l'operatore new e riferimenti ad oggetti. Costanti e la parola chiave final. Esempi di definizione di classi e implementazioni di liste, pile e code.

Tipi e oggetti speciali

Il tipo array: dichiarazione di variabili e creazione di oggetti array. Array di array (array multidimensionali): dichiarazione e creazione. Array con sotto-array di lunghezze differenti (matrici triangolari). Inizializzatori di array. Argomenti dalla linea di comando. Metodi con un numero variabile di argomenti. Confronto tra tipi primitivi, tipi classe e tipi riferimento: assegnamenti, confronti e valori di default. Esempi di applicazione di alcuni principi fondamentali della progettazione software: disaccoppiare e astrarre.
     Errori al runtime: eccezioni (exceptions). Catturare eccezioni: try-catch-finally. Il percorso di una eccezione. Il metodo getMessage(). Creare e lanciare eccezioni: throw e throws. Eccezioni controllate e non (unchecked e checked exceptions).
     Introduzione alla manipolazione di file tramite la piattaforma Java: la classe File. Accesso sequenziale: la classe Scanner per leggere un file. Scrittura di file tramite accesso sequenziale: le classi FileOutputStream e la classe PrintStream. Esempi di classi che leggono e scrivono file.

Ereditarietà e polimorfismo

Estendere una classe: la parola chiave extends. I concetti di superclasse/sottoclasse e di supertipo/sottotipo. Sottotipi e gli array. I costruttori di una sottoclasse e la parola chiave super. Ereditarietà dei metodi e ridefinizione (overriding) di metodi ereditati. Il polimorfismo e il dynamic binding. Esempi di gerarchie di classi e loro utilità. La classe Object: metodi toString() e equals(). L'operatore instanceof. Classi astratte: metodi astratti, la parola chiave abstract. Il modificatore di accesso protected. Esempi di applicazione di alcuni principi della progettazione software tramite l'ausilio delle classi astratte: il design pattern Template. Interfacce (interface): descrizione, usi, proprietà, implementazioni (parola chiave implements). Il concetto di contratto. Ereditarietà multipla di interfacce. Esempi di "gerarchie" di classi e interfacce. Esempi di applicazione del principio di separazione interfaccia-implementazione.

Genericità e collections

Genericità: conversioni boxing/unboxing. Metodi generici. Cenni sui tipi inferiti dal compilatore. Restrizioni sull'uso delle variabili di tipo. Classi generiche. Tipi parametrici e relazioni di sottotipo. Interfacce generiche. L'interfaccia Comparable<T>. Espressioni wildcard: limitazioni extends e super. Relazioni di sottotipo/supertipo per tipi wildcard. Restrizioni sull'uso di wildcard. Framework Collections: le principali interfacce e classi. I metodi più comuni. Le interfacce Iterator<T> e Iterable<T>. Il foreach. Esempi di classi che rappresentano alberi.

Interfacce grafiche

Introduzione alle interfacce grafiche (GUI). I differenti approcci di AWT e Swing. Cenni sul design pattern MVC (Model View Controller). La gestione degli eventi e delle azioni: l'interfaccia ActionListener. Classi anonime. Cenni sull'EDT (Event Dispatch Thread) e il metodo InvokeLater(). Esempi di uso di varie classi di AWT e Swing.

Le seguenti dispense coprono l'intero programma.

• Dispense prima parte ([Le basi del linguaggio Java] e [Classi e oggetti]): in_formato_html e in_formato_PDF.
• Dispense seconda parte ([Tipi e oggetti speciali]): in_formato_html e in_formato_PDF.
• Dispense terza parte ([Ereditarietà e polimorfismo]): in_formato_html e in_formato_PDF.
• Dispense quarta parte ([Genericità e Collections]): in_formato_html e in_formato_PDF.
• Dispense sulle interfacce grafiche: in_formato_html e in_formato_PDF.
• Esempi di programmazione di interfacce grafiche (archivi JAR eseguibili, con sorgenti commentati e descrizione dell'applicazione nel file descrizione.html): Rate_draft.jar, Rate.jar SimpleFileViewer.jar, FileViewer.jar.

Il seguente libro è un utile riferimento (sopratutto per quanto riguarda le interfacce utente grafiche e le librerie AWT e Swing):

• Cay S. Horstmann, Progettazione del software e design pattern in Java, Apogeo, 2004.

• Paul J. Deitel     Java How to Program: Early Objects Version (VIII ed.)    Pearson (Prentice Hall), 2009.

  Il libro consiste di un solo volume (più di 1500 pagine) ma poteva essere diviso in tre volumi tanto è il materiale trattato. È una introduzione alla programmazione in Java adatta anche a chi è completamente digiuno di programmazione e voglia intraprenderne lo studio autonomamente. L'approccio didattico usato è quello ormai comune a tutti i testi di questo genere: apprendimento tramite esempi. Tra i testi per Java che usano questo approccio, il libro di Deitel si distingue per la precisione e per la varietà degli esempi e degli esercizi (senza contare la grande quantità di argomenti trattati). Il libro fornisce non solo una solida introduzione al linguaggio ma anche a gran parte della piattaforma Java SE 6 e in misura minore al framework di Java EE. Nonostante la mole del libro, ci sono però alcuni argomenti di base che, forse per la loro natura, mal si prestano ad essere trattati in modo soddisfacente con un approccio basato esclusivamente su esempi e così il libro non né dà un trattamento adeguato. Tra questi i più importanti sono le enumerazioni, la genericità e la programmazione concorrente (multi-threading).

• Cay S. Horstmann, Gary Cornell     Core Java, Volume I - Fundamentals (VIII ed.)    Prentice Hall, 2007.

  È meno adatto a chi è completamente digiuno di programmazione del libro di Deitel ma è sicuramente la prima scelta per chi già conosce il C o ancora meglio il C++. Non contiene così tanti esempi ed esercizi come il Deitel ma in compenso gli argomenti sono trattati, in generale, con maggiore precisione e rigore. Molte sottigliezze del linguaggio (Java SE 6) sono qui esaurientemente spiegate.

• Cay S. Horstmann, Gary Cornell     Core Java, Volume II - Advanced Features (VIII ed.)    Prentice Hall, 2008.

  Il secondo volume del libro di Horstmann&Cornell è una solida introduzione a gran parte della piattaforma Java SE 6. Anche questo volume si contraddistingue per la chiarezza delle spiegazioni, la precisione e il rigore.

• James Gosling, Ken Arnold, David Holmes     The Java Programming Language (IV ed.)    Addison-Wesley, 2006.

  Sebbene sia un libro di introduzione al linguaggio Java, non è assolutamente adatto ai principianti. Infatti, il libro è molto parco di esempi ed esercizi. Però è un magnifico testo di approfondimento in grado di soddisfare il programmatore più curioso ed esigente che non si accontenta di sapere come si fa ma vuole anche sapere il perché. Alcuni degli argomenti più ostici del linguaggio come la genericità, la reflection e i threads, sono spiegati con rara chiarezza e precisione.

• Joshua Bloch     Effective Java (II ed.)    Addison-Wesley, 2008.

  Una meravigliosa fonte di saggi e utilissimi consigli su come usare al meglio tutte le caratteristiche del linguaggio Java (SE 6). Ovviamente, il libro non è per i principianti ma per chi già conosce piuttosto bene il linguaggio e vuole migliorarne la comprensione e l'uso. Chiunque voglia fare un uso non occasionale di Java non può fare a meno di questo libro.

• Maurice Naftalin, Philip Wadler     Java Generics and Collections (I ed.)    O'Reilly Media, 2006.

  Tutti i misteri della genericità sono qui svelati con chiarezza, precisione e con tantissimi esempi. Consigliabile a chiunque voglia conoscere veramente a fondo la genericità e le Collections.

• Brian Goetz et al.     Java Concurrency in Practice (I ed.)    Addison-Wesley, 2006.

  La programmazione concorrente non è trattata in questo corso però è un argomento molto importante della programmazione Java. Alcuni dei libri sopra elencati forniscono una introduzione a questo tema. Il libro di Goetz ne dà una trattazione completa, chiara e rigorosa. Se si vuole usare in modo serio la programmazione concorrente in Java, questo libro è indispensabile.

• Paul Graham     Hackers & Painters    O'Reilly Media.

  Non è un libro sulla programmazione in Java. È invece un libro sul mondo della programmazione, dai programmatori alle imprese ai linguaggi di programmazione. Una divertente e avvicente riflessione sulla natura dello sviluppo software fondata su esperienze illuminanti e piena di idee brillanti e controcorrente. Un affresco sul passato e il presente di questa attività con profonde intuizioni sul suo futuro. Una lettura indispensabile per chiunque si interessi, a qualsiasi titolo, di sviluppo software.