Chuyên đề Java Bai001

BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ NGÔN NGỮ JAVA Học xong người học sẽ:  Trình bày định nghĩa ngơn ngữ lập trình Java, lịch sử đời phát triển  Trình bày đặc trưng ngơn ngữ lập trình Java  Trình bày công nghệ kiểu ứng dụng từ ngơn ngữ lập trình Java  Cài đặt mơi trường làm việc cho ngơn ngữ lập trình Java  Lập trình chương trình Java đơn giản thao tác kiểu liệu sở, các trúc lập trình điều khiển,… mơi trường Netbeans 1.1 GIỚI THIỆU VỀ NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH JAVA 1.1.1 Giới thiệu ngơn ngữ lập trình Java Java ngơn ngữ lập trình Sun Microsystems giới thiệu vào tháng năm 1995 Là ngơn ngữ lập trình hướng đối tượng Java giải hầu hết cơng việc mà ngơn ngữ khác làm Java ngôn ngữ vừa biên dịch vừa thông dịch Đầu tiên mã nguồn dịch công cụ JAVAC để chuyển thành dạng byte code Sau thực thi loại máy cụ thể nhờ chương trình thông dịch Mục tiêu nhà thiết kế Java cho phép người lập trình viết chương trình lần chạy phần cứng Ngày nay, Java sử dụng rộng rãi để viết chương trình chạy Internet Là ngơn ngữ lập trình hướng đối tượng độc lập thiết bị, khơng phụ thuộc vào hệ điều hành Java không dùng để viết ứng dụng chạy đơn lẻ hay mạng mà cịn để xây dựng trình điều khiển thiết bị cho điện thoại di động, PDA Ngôn ngữ lập trình Java trở thành cơng cụ lập trình lập trình viên chuyên nghiệp Java xây dựng tảng C C++ Do sử dụng cú pháp C đặc trưng hướng đối tượng C++ Công ty Sun Microsystems thành lập năm 1983 công ty sản xuất phần mềm, bóng bán dẫn máy tính Năm 1995 Sun cho đời ngơn ngữ lập trình Java Năm 2009 Sun thức sáp nhập Google, kết thức 30 hình thành phát triển thịnh vượng, chuyển sang giai đoạn công nghệ 1.1.2 Lịch sử phát triển ngơn ngữ lập trình Java Vào năm 1991, nhóm kỹ dự Sun Microsystems có ý định thiết kế ngơn ngữ lập trình để điều khiển thiết bị điện tử tivi, máy giặt, lò nướng … Mặc dù C ThS Dương Thành Phết http://www.thayphet.net Trang C++ có khả làm việc trình biên dịch lại phụ thuộc vào loại CPU Trình biên dịch thường phải tốn nhiều thời gian để xây dựng nên đắt Vì để loại CPU có trình biên dịch riêng tốn Do nhu cầu thực tế địi hỏi ngơn ngữ chạy nhanh, gọn, hiệu độc lập thiết bị tức chạy nhiều loại CPU khác nhau, môi trường khác “Oak” (cây sối) đời vào năm 1995, sau đổi tên thành Ngơn ngữ lập trình Java (tên hịn đảo có trồng nhiều Cà phê) Mục đích Java để phát triển ứng dụng cho thiết bị điện tử thông minh Hiện Java sử dụng để phát triển nhiều loại ứng dụng khác như: Cơ sở liệu, mạng, Internet, games, viễn thông,… Cuối 1990, James Gosling cộng sự, Cty Sun Microsystems giao nhiệm vụ xây dựng phần mềm lập trình cho mặt hàng điện tử để cài chương trình vào xử lý thiết bị 1.2 CÁC ĐẶC TRƢNG CỦA NGÔN NGỮ JAVA 1.2.1 Đơn giản Do người thiết kế mong muốn phát triển ngôn ngữ dễ đọc quen thuộc với đa số người lập trình, nên Java loại bỏ đặc trưng phức tạp C C++ thao tác trỏ, thao tác nạp chồng (overload) … sử dụng lệnh “goto” file header (.h) Cấu trúc “struct” “union” loại bỏ khỏi Java 1.2.2 Hƣớng đối tƣợng Java thết kế quanh mơ hình hướng đối tượng Vì Java, tiêu điểm liệu phương pháp thao tác lên liệu 1.2.3 Dễ bảo trì (Vận hành) Đây khả chương trình viết máy chạy đâu Chúng thể mức mã nguồn mức nhị phân: Ở mức mã nguồn, người lập trình cần mơ tả kiểu cho biến Kiểu liệu Java quán cho tất hệ điều hành phần cứng khác Java có riêng thư viện lớp sở Vì chương trình Java viết máy dịch chạy trơn tru loại máy khác mà không cần viết lại ThS Dương Thành Phết http://www.thayphet.net Trang Ở mức nhị phân, chương trình biên dịch chạy khác mà khơng cần dịch lại mã nguồn Tuy cần có phần mềm máy ảo Ngơn ngữ lập trình Java , hoạt động trình thơng dịch máy thực thi Hình 1.1: Minh họa biên dịch chạy chƣơng trình C/C++ Trình biên dịch chuyển chương trình viết C/C++ hay ngôn ngữ khác thành mã máy phụ thuộc vào CPU Nên muốn chạy CPU khác, ta phải biên dịch lại chương trình (hình 1.1) Hình 1.2: Minh họa biên dịch chạy chƣơng trình Ngơn ngữ lập trình Java Mơi trường phát triển Java chia làm hai phần: Trình viên dịch trình thơng dịch Khơng C hay C++, trình biên dịch Java chuyển mã nguồn thành dạng byte code độc lập với phần cứng mà chạy CPU Nhưng để thực thi chương trình dạng byte code, máy cần phải có trình thơng dịch Java hay cịn gọi máy ảo Java Máy ảo Java chuyển byte code thành mã lệnh mà CPU thực thi ThS Dương Thành Phết http://www.thayphet.net Trang 1.2.4 Mạnh mẽ Java yêu cầu chặt chẽ kiểu liệu phải mô tả rõ ràng viết chương trình Chúng kiểm tra lúc biên dịch thời gian thơng dịch, Java loại bỏ kiểu liệu dễ gây lỗi 1.2.5 Bảo mật Java cung cấp số lớp để kiểm tra bảo mật: Ở lớp đầu tiên, liệu phương pháp đóng gói bên lớp Chúng truy xuất thông qua giao diện mà lớp cung cấp Nó ngăn chặn khơng cho truy xuất thơng tin bên ngồi mảng kỹ thuật tràn cung cấp kỹ thuật dọn rác nhớ Các đặc trưng tạo cho Java an toàn khả động cao Trong lớp thứ hai, trình biên dịch kiểm sốt để đảm bảo mã an toàn Lớp thứ ba đảm bảo trình thơng dịch Chúng kiểm tra xem liệu byte code có đảm bảo quy tắc an tồn trước thực thi Lớp thứ tư kiểm soát việc nạp lớp lên nhớ giám sát việc vi phạm giới hạn truy xuất trước kh nạp vào hệ thống 1.2.6 Phân tán Java dùng để xây dựng làm việc nhiều phần cứng, hệ điều hành giao diện đồ họa Java thiết kế cho ứng dụng chạy mạng Vì chúng sử dụng rộng rãi Internet, nơi sử dụng nhiều tảng khác 1.2.7 Đa luồng Chương trình Java sử dụng kỹ thuật đa luồng (Multithread) để thực thi công việc đồng thời Chúng cung cấp giải pháp đồng tiến trình Đặc tính hỗ trợ đa tiến trình cho phép xây dựng ứng dụng mạng chay uyể chuyển 1.2.8 Động Java thiết kế ngôn ngữ động để đáp ứng cho môi trường thực thi mở chương trình Java bổ sung thơng tin cho đối tượng thời gian thực thi Điều cho phép khả liên kết động mã 1.3 CÁC KIỂU CHƢƠNG TRÌNH CỦA JAVA - Ứng dụng độc lập (console application) - Ứng dụng Applets - Ứng dụng giao diện (GUI application) - Ứng dụng Web (Web application) - Ứng dụng nhúng ThS Dương Thành Phết http://www.thayphet.net Trang - Ứng dụng sở liệu - Ứng dụng Game 1.3.1 Ứng dụng độc lập (console application) Là ứng dụng nhập xuất chế độ văn tương tự hình Console hệ điều hành MS-DOS Lọai chương trình ứng dụng thích hợp với bước đầu làm quen với ngơn ngữ lập trình java Các ứng dụng kiểu Console thường dùng để minh họa ví dụ liên quan đến cú pháp ngơn ngữ, thuật tốn, chương trình ứng dụng không cần thiết đến giao diện người dùng đồ họa 1.3.2 Ứng dụng Applets Là loại ứng dụng nhúng chạy trang web Khi internet đời, Java Applet cung cấp khả lập trình mạnh mẽ cho trang web Gần trình duyệt web phát triển với khả lập trình VB Script, Java Script, HTML, DHTML, XML,… với canh tranh khốc liệt Microsoft Sun làm cho Java Applet lu mờ Đến gần lập trình viên khơng cịn “mặn mà” với Java Applet 1.3.3 Ứng dụng giao diện (GUI application) Các chương trình ứng dụng có giao diện người dùng đồ họa trực quan chương trình viết dùng ngơn ngữ lập trình VC++/Visual Basic/C# java giải thư viện AWT JFC JFC (Swing) thư viện phong phú hỗ trợ mạnh mẽ nhiều so với AWT JFC giúp cho người lập trình tạo giao diện trực quan ứng dụng 1.3.4 Ứng dụng Web (Web application) Java hỗ trợ mạnh mẽ việc phát triển ứng dụng Web thông qua công nghệ J2EE (Java Enterprise Edition) Công nghệ J2EE hồn tồn tạo ứng dụng Web cách hiệu không thua công nghệ NET mà Microsft Cơng nghệ viết web có Java Servlet Jsp, ngồi cịn có hỗ trợ lập trình Socket, Java Bean, RMI CORBA, EJB 1.3.5 Ứng dụng nhúng Java Sun đưa công nghệ J2ME (The Java Platform, Micro Edition J2ME) hỗ trợ phát triển chương trình, phần mềm nhúng ThS Dương Thành Phết http://www.thayphet.net Trang J2ME cung cấp mơi trường cho chương trình ứng dụng chạy thiết bị cá nhân như: điện thọai di động (MIDlet), máy tính bỏ túi PDA hay Palm, thiết bị nhúng khác 1.3.6 Ứng dụng sở liệu Các ứng dụng sử dụng JDBC API để kết nối tới sở liệu Java hỗ trợ lập trình kết nối tương tác với hầu hết hệ quản trị CSDL Như Oracle, SQL Server, MSAccess, MySQL,… 1.3.7 Ứng dụng Game Lập trình Games Java phát triển mạnh mẽ Dùng Java viết games cho máy destop thiết bị di động 1.4 CÁC CÔNG NGHỆ JAVA 1.4.1 Java công nghệ Công nghệ Java phát triển mạnh mẽ nhờ vào Sun Microsystem cung cấp nhiều cơng cụ, thư viện lập trình phong phú hỗ trợ cho việc phát triển nhiều loại ứng dụng khác Java bao gồm: - Ngơn ngữ lập trình - Môi trường phát triển - Môi trường thực thi triển khai 1.4.2 Các công nghệ Java - Desktop applications - J2SE: Phiên chuẩn – Java Standard Edition J2SE hỗ trợ viết ứng dụng đơn, ứng dụng client-server  Java Applications: ứng dụng Java thông thường desktop  Java Applets: ứng dụng nhúng hoạt động trình duyệt web - Server applications - J2EE: Nền tảng Java 2, phiên doanh nghiệp - Java Enterprise Edition Hỗ trợ phát triển ứng dụng thương mại Chạy máy chủ lớn với sức mạnh xử lý dung lượng nhớ lớn, hỗ trợ gắn liền với servleret, jsp XML - Mobile (embedded) applications – J2ME: Phiên thu nhỏ - Java Micro Edition Hỗ trợ viết ứng dụng thiết bị di động, khơng dây, thiết bị nhúng,… 1.5 MƠI TRƢỜNG LÀM VIỆC 1.5.1 JDK- Java Development Kit JDK gọi SDK (Java SDK - Software Development Kit) công cụ phát triển ứng dụng Java bao gồm thành phần: Classes, Compiler, Debugger, Java Runtime Environment ThS Dương Thành Phết http://www.thayphet.net Trang Bộ công cụ bao gồm: - Javac: Chương trình dịch mã nguồn sang bytecode - Java: Bộ thông dịch thực thi java application - Appletviewer: Bộ thông dịch thực thi java applet mà khơng cần sử dụng trình duyệt - Javadoc: Bộ tạo tài liệu dạng HTML từ mã nguồn thích - jdb Bộ gỡ lỗi (java debugger) - javap Trình dịch ngược bytecode - jar Dùng để đóng gói lưu trữ module viết Java (tạo file đuôi jar), phương pháp tiện lợi để phân phối chương trình Java Các phiên JDK : - JDK alpha and Beta (1995) - JDK 1.0 (23 – – 1996) - JDK 1.1 (19 – – 1997) - J2SE 1.2 (8 – 12 – 1998) - J2SE 1.3 (8 – – 2000) - J2SE 1.4 (6 – – 2002) - J2SE 5.0 (30 – – 2004) - Java SE (11 – 12 – 2006) - Java SE (28 – – 2011) - Java SE (18 – 3- 2014) 1.5.2 JVM – Java Virtual Machine Kiểu dịch trình biên dịch ngơn ngữ C/C++: Hình 1.3: Minh họa biên dịch chạy chƣơng trình C/C++ Quy trình biên dịch thơng dịch java: • Trình biên dịch chuyển mã nguồn thành tập lệnh không phụ thuộc vào phần cứng cụ thể ThS Dương Thành Phết http://www.thayphet.net Trang • Trình thơng dịch máy chuyển tập lệnh thành chương trình thực thi • Máy ảo tạo môi trường để thực thi lệnh cách: – Nạp file class – Quản lý nhớ – Dọn “rác” Hình 1.4: Minh họa biên dịch chạy chƣơng trình Java JVM phần mềm dựa sở máy tính ảo JVM xem hệ điều hành thu nhỏ Máy ảo phụ thuộc vào Platform (phần cứng, OS), cung cấp môi trường thực thi cho Java (độc lập với platform) Nó thiết lập cho mã Java biên dịch có nhìn suốt (trasparence) phần cứng bên 1.5.3 Java Core API Nhân Java API đưa qua phiên JFC 1.1 Môt số package thường dùng sau: - java.applet: Đây package nhỏ chưa lớp Applet Các lớp Applet nhúng trang Web dẫn xuất từ lớp - java.awt: Package gọi Abstract Window Toolkit (AWT) Chúng chứa tài nguyên dùng để tạo giao diện đồ họa Một số lớp bên là: Button, GridBagLayout, Graphics - java.io: Cung cấp thư viện nhập xuất chuẩn ngôn ngữ Chúng cho phép tạo quản lý dòng liệu theo vài cách - java.util: Package cung cấp số công cụ hữu ích Một vài lớp package là: Date, Hashtable, Stack, Vector StringTokenizer - java.net: Cung cấp khả giao tiếp với máy từ xa Cho phép tạo kết nối với Socket URL ThS Dương Thành Phết http://www.thayphet.net Trang - java.awt.event: Chứa lớp dùng để xử lý kiện chương trình chuột, bàn phím - java.rmi: Cơng cụ để gọi hàm từ xa Chúng cho phép tạo đối tượng máy khác sử dụng đối tượng máy cục - java.security: Cung cấp công cụ cần thiết để mã hóa đảm bảo tính an toàn liệu truyền máy trạm máy chủ - java.sql: Package chứa Java DataBase Connectivity (JDBC), dùng để truy xuất sở liệu quan hệ Oracle, SQL Server 1.5.4 IDE – Integrated Development Environment 1.5.4.1 Các công cụ phát triển ứng dụng Java IDE Bộ công cụ phần mềm để soạn thảo, biên dịch, liên kết, gỡ rối, v…v… (như VS Studio Microsoft) IDE giúp phát triển ứng dụng nhanh chóng hiệu Đơn giản hóa q trình phát triển phần mềm Một số IDE dành cho lập trình Java là: - JCreator - NetBeans - Eclipse - EditPlus - Borland Jbuilder - Java Studio Sun 1.5.4.2 Giới thiệu NetBeans IDE Là môi trường phát triển – cơng cụ dành cho lập trình viên để viết, biên dịch, gỡ lỗi (debug) triển khai (deploy) chương trình viết Java Netbeans IDE.với giao diện thân thiện, phổ biến, miễn phí hiệu lựa chon tối ưu để viết Java NetBean IDE dễ cài đặt chạy nhiều hệ điều hành: Windows, Linux, Mac OS X Solaris ThS Dương Thành Phết http://www.thayphet.net Trang Hình 1.5: Màn hình làm việc chƣơng trình NvetBeans 1.5.4.3 Cài đặt NetBeans IDE Có thể cài đặt Netbeans theo cách: - Download Netbeans tích hợp JDK vài cài lần - Hoặc download JDK riêng sau chọn lựa phiên Netbeans phù hợp - Bƣớc 1: Download Netbeans tại:  http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/index.html  Chọn Netbeans With JDK  chọn phiên phù hợp HĐH Hình 1.6: Chọn phiên Netbeans tích hợp JDK ThS Dương Thành Phết http://www.thayphet.net Trang 10 Hình 1.6: Chọn phiên NetBreans Bƣớc 2: Tiến hành cài đặt chương trình chương trình thơng thường khác Hình 1.7: Chọn thƣ mục cài đặt NetBeans 1.5.4.4 Hƣớng dẫn sử dụng NetBeans IDE Mở Netbeans sau chọn File -> New Project ThS Dương Thành Phết http://www.thayphet.net Trang 11 Hình 1.8: Màn hình khởi động tạo Project NetBeans Chọn Java Application Hình 1.9: Màn hình chọn loại Project cần tạo Điền tên Project Name chọn đường dẫn lưu ứng dụng Lưu ý: Tên class main trùng với tên class khai báo mã nguồn ThS Dương Thành Phết http://www.thayphet.net Trang 12 Hình 1.10: Màn hình đặt tên chọn vị trí lƣu trữ cho Project Xóa hết mã có sẵn class HelloWorldApp chèn đoạn mã sau: Hình 1.11: Màn hình soạn thảo code cho ứng dụng Thực thi ứng dụng ấn Shift+F6 Nếu xuất thông báo màu xanh Build Sucess thành công ThS Dương Thành Phết http://www.thayphet.net Trang 13 Hình 1.12: Màn hình kết thực thi chƣơng trình thành cơng Một số phím thơng dụng làm việc với Netbeans:  Tìm kiếm thay o Ctrl-F3: tìm từ vị trí trỏ chuột o F3/Shift-F3: tìm từ kế tiếp/trước file o Ctrl-F/H: tìm/thay từ file o Alt-F7: tìm vị trí hàm sử dụng projects o Ctrl-R: đổi tên biến trỏ chuột o Alt-Shift-L: copy đường dẫn file mở  Coding Java o Alt-Insert: sinh code o Ctrl-Shift-I: tự động imports class cần thiết o Alt-Shift-F: định dạng code o Ctrl-Shift-Up/D: copy dòng trỏ chuột o Ctrl-/: bật tắt comment o Ctrl-E/X: xóa dịng trỏ chuột  Biên dịch, kiểm tra chạy project o F9: biên dịch package/file o F11: build project o Shift-F11: xóa build project ThS Dương Thành Phết http://www.thayphet.net Trang 14 o Shift-F6: Chạy file o F6: Chạy project  Debugging o Ctrl-F5: bắt đầu debugging project o Ctrl-Shift-F5: bắt đầu debugging file o Ctrl-Shift-F6: bắt đầu debugging file o Ctrl-Shift-F8: đặt breakpoint 1.6 CẤU TRÚC CHƢƠNG TRÌNH JAVA ĐƠN GẢIN - Java tổ chức theo lớp (class) Các lệnh hàm (kể hàm main) phải thuộc lớp Tên lớp chứa hàm main phải giống tên file - Phương thức main() gọi Mỗi chương có phương thức main() - Dấu mở đóng ngoặc nhọn “{“ “}” bắt đầu kết thúc khối lệnh - Các câu lệnh phải kết thúc dấu chấm phẩy ; - Dấu hiệu thích làm cho chương trình dễ hiểu Trình biên dịch bỏ qua dịng có dấu thích // Tên file : Hello.java /* Tác giả : Barak Obama*/ public class Hello { //Phương thức main, điểm bắt đầu chương trình public static void main( String args[ ] ) { 10 System.out.println( “Hello World" ); } // Kết thúc phương thức main } // Kết thúc lớp Hello ThS Dương Thành Phết http://www.thayphet.net Trang 15 TĨM TẮT - Giới thiệu Ngơn ngữ lập trình Java , lịch sử đời phát triển: Ngôn ngữ lập trình Java ngơn ngữ biên dịch thông dịch, phổ biến mạnh mẽ phát triển nhiều loại ứng dụng, đa tảng - Các đặc trưng Java: Đơn giản; Hướng đối tượng; Độc lập phần cứng; Mạnh; Bảo mật; Phân tán; Đa luồng; Động - Các công nghệ Java: J2SE, J2EE, J2ME - Các kiểu ứng dụng Java : Ứng dụng độc lập (console application); Ứng dụng Applets; Ứng dụng giao diện (GUI application); Ứng dụng Web (Web application); Ứng dụng nhúng; Ứng dụng sở liệu; Ứng dụng Game - Môi trường phát triển ứng dụng Java – Bộ công cụ Java Development Kit - Cài đặt hướng dẫn sử dụng NetBeans IDE - Cấu trúc chương trình trình Java đơn giản Hết Bài ThS Dương Thành Phết http://www.thayphet.net Trang 16