Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng lập trình hướng đối tượng JAVA
Mục lục Ch ng I: Gi i thi u v l p trình h ng i t ngươ ớ ệ ề ậ ướ đố ượ 5 1.1 Các cách ti p c n trong l p trìnhế ậ ậ 5 Ch ng I Gi i thi u v l p trình h ng i t ngươ ớ ệ ề ậ ướ đố ượ 5 1.1 Các cách ti p c n trong l p trìnhế ậ ậ 5 1.1.1L p trình h ng ch c n ng (th t c)ậ ướ ứ ă ủ ụ 6 1.1.2 L p trình h ng i t ngậ ướ đố ượ 7 1.2 Các khái ni m c b n c a l p trình h ng i t ngệ ơ ả ủ ậ ướ đố ượ 8 1.2.1 i t ngĐố ượ 8 1.2.2 L p i t ngớ đố ượ 9 1.2.3 Tr u t ng hóa d li uừ ượ ữ ệ 9 1.2.4 Bao b c v che gi u thông tinọ à ấ 10 1.2.5 S m r ng, k th a gi a các l pự ở ộ ế ừ ữ ớ 10 1.2.6 a x (t ng ng b i) v n p ch ngĐ ạ ươ ứ ộ à ạ ồ 11 1.2.7 Liên k t ngế độ 12 1.2.8 Truy n thông i pề đệ 12 1.3 Các ngôn ng l p trình h ng i t ngữ ậ ướ đố ượ 13 Ch ng II: Gi i thi u v l p trình v i Javaươ ớ ệ ề ậ ớ 20 2.1 S l c l ch s v s phát tri nơ ượ ị ử à ự ể 20 2.2 Chu trình phát tri n c a ch ng trình javaể ủ ươ 20 2.3 B JDK (Java Developer Kit)ộ 23 2.4 Các d ng ch ng trình ng d ng c a Javaạ ươ ứ ụ ủ 24 2.4.1 Ch ng trình ng d ng c l pươ ứ ụ độ ậ 24 2.4.2 Ch ng trình ng d ng nhúng Appletươ ứ ụ 26 * Chu trình ho t ng c a appletạ độ ủ 28 2.4.3 Ch ng trình ng d ng d ng Applet l n d ng c l pươ ứ ụ ở ạ ẫ ạ độ ậ 29 Tóm l i ch ng trình vi t b ng Java có th :ạ ươ ế ằ ể 30 Ch ng III: Các th nh ph n c s c a Javaươ à ầ ơ ở ủ 33 3.1 Các ph n t c s c a Javaầ ử ơ ở ủ 33 3.2 Các ki u d li u nguyên th yể ữ ệ ủ 36 3.3 Khai báo các bi nế 38 3.4 Kh i t o giá tr cho các bi nở ạ ị ế 38 3.5 C u trúc t p ch ng trình Javaấ ệ ươ 39 - 1 - 3.6 Các phép toán v các bi u th cà ể ứ 42 1. Th t u tiên v qui t c k t h p th c hi n c a các phép toánứ ựư à ắ ế ợ ự ệ ủ 42 2. Các qui t c chuy n i ki uắ ể đổ ể 43 3. Các phép toán s h cố ọ 44 4. Các phép chuy n d ch <<, >>, >>>ể ị 45 5. Các phép gán m r ngở ộ 47 6 Các phép toán so sánh ng th cđẳ ứ 48 3.7 Truy n tham s v các l i g i h mề ố à ờ ọ à 49 3. 8 Các câu l nh i u khi n ch ng trìnhệ đề ể ươ 54 a) Câu l nh while (chu trình while)ệ 57 b) Câu l nh do-while (chu trình do-while)ệ 57 Ch ng IV L p v các th nh ph n c aươ ớ à à ầ ủ 65 l p i t ngớ đố ượ 65 4.1 nh ngh a l pĐị ĩ ớ 65 4.2Các tính ch t c a l pấ ủ ớ 65 4.3 nh ngh a các vùng d li u (thu c tính) c a l pĐị ĩ ữ ệ ộ ủ ớ 67 4.4 nh ngh a h m th nh ph n c a l pĐị ĩ à à ầ ủ ớ 70 4.4.1 N p ch ng các h m th nh ph nạ ồ à à ầ 72 4.4.2 Toán t t o l p i t ng( h m kh i t o i t ng)ử ạ ậ đố ượ à ở ạ đố ượ 73 4.5 Quan h k th a gi a các l pệ ế ừ ữ ớ 74 4.5.1 Vi t è các h m th nh ph n v v n che bóng các bi nế đ à à ầ à ấ đề ế 75 4.5.2 Toán t móc xích gi a các l p k th a this() v super()ử ữ ớ ế ừ à 77 4.6 Giao di n v s m r ng quan h k th a trong Javaệ à ự ở ộ ệ ế ừ 81 4.7 Gói (packages) 82 Ch ng V: C u trúc m ng v Các l p c s trong gói java.langươ ấ ả à ớ ơ ở 84 5.1 C u trúc m ng trong Javaấ ả 84 5.2 Các l p c b n c a Javaớ ơ ả ủ 89 5.2.1 L p Objectớ 89 - Object cung c p các h m sau:ấ à 89 5.2.2 Các l p nguyên th y (Wrapper)ớ ủ 90 5.2.4 L p Mathớ 94 5.2.5 L p Stringớ 96 5.2.6 L p StringBufferớ 100 B i t pà ậ 102 Ch ng 6 Xu t nh p dòng v gói java.ioươ ấ ậ à 103 - 2 - 6.1 Dòng lu ng(Stream)– ồ 103 6.2 Xu t /nh p t p tin (lu ng v o/ra l t p tin)ấ ậ ệ ồ à à ệ 103 6.2.1 L p Fileớ 103 6.2.2 Các l p tr u t ng InputStream, OutputStreamớ ừ ượ 106 6.2.3 Các l p x lý t p FileInputStream v FileOutputStreamớ ử ệ à 107 6.2.4L p RandomAccessFileớ 109 6.2.5Các l p c/ghi d li u nguyên th y lên t p: DataInputStream,ớ đọ ữ ệ ủ ệ DataOutputStream 111 6.3 V o\ra d li u trên các thi t b chu nà ữ ệ ế ị ẩ 112 - 3 - 1. Mục tiêu môn học Giúp sinh viên có một cái nhìn tổng quan về các phương pháp, kỹ nghệ hướng đối tượng để phát triển một phần mềm trong ngành Công nghệ phần mềm. Đồng thời giúp sinh viên nắm vững các cách tiếp cận cơ bản trong lập trình hiện nay, đặc biệt là phương pháp lập trình hướng đối tượng và có khả năng sử dụng thành thạo ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng java để lập trình giải các bài toán 2. Tóm tắt nội dung môn học Nội dung môn học được chia thành 6 chương: Chương 1: Giới thiệu tổng quan về các cách tiếp cận trong lập trình, các khái niệm cơ bản trong lập trình hướng đối tượng, tổng quan về các ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng và khả năng ứng dụng của ngôn ngữ lập trình Java Chương 2: Giới thiệu về lập trình hướng đối tượng java, cấu trúc chung của chương trình java, cách dịch, chạy, các dạng chương trình ứng dụng của java Chương 3: Cung cấp các kiến thức liên quan đến các thành phần cơ sở của ngôn ngữ java như: Các kiểu dữ liệu, các phép toán, các câu lệnh, Chương 4: Cung cấp các kiến thức liên quan đến việc xây định nghĩa các lớp đối tượng trong chương trình java, khai báo các thuộc tính dữ liệu, các phương thức, nạp chồng, viết đè, che bóng các biến, toán tử tạo lập của lớp Chương 5: Giới thiệu các lớp cơ sở trong gói java.lang, các cấu trúc dữ liệu trong java như mảng, xâu, danh sách, Chương 6: Cung cấp các kiến thức liên quan đến nhập/xuất dòng dữ liệu trong java 3. Tài liệu học tập - 4 - Chương I: Giới thiệu về lập trình hướng đối tượng Hai cách tiếp cận trong lập trình: lập trình hướng chức năng và lập trình hướng đối tượng; Những khái niệm, thành phần cơ bản của phương pháp hướng đối tượng; Các ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng. 1.1 Các cách tiếp cận trong lập trình Chương I Giới thiệu về lập trình hướng đối tượng Hai cách tiếp cận trong lập trình: lập trình hướng chức năng và lập trình hướng đối tượng; Những khái niệm, thành phần cơ bản của phương pháp hướng đối tượng; Ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng. Bài tập. 1.1 Các cách tiếp cận trong lập trình Để phát triển một hệ thống phần mềm, hiện nay ta có hai cách tiếp cận cơ bản đó là: 1) Cách tiếp cận hướng chức năng – Function Oriented 2) Cách tiếp cận hướng đối tượng (Object Oriented) => Ta cần phân biệt những đặc trưng cơ bản nhất, đánh giá mặt mạnh, mặt yếu của từng phương pháp để hiểu rõ chúng và áp dụng chúng một cách hiệu quả nhất. Chúng ta đã biết để phát triển một hệ thống phần mềm ta thường tuân theo quy trình gồm các bước chính như sau: B1) Đặc tả bài toán B2) Phân tích & Thiết kế B3) Cài đặt – lập trình B4) Kiểm chứng B5) Cải tiến phần mềm Môn học của chúng đa quan tâm đến bước 3: Cài đặt - lập trình và đặt trọng tâm vào phương pháp lập trình hướng đối tượng. Tương ứng với hai phương pháp cơ bản để - 5 - phát triển một hệ thống phần mềm, ta xét hai phương pháp lập trình phổ biến hiện nay đó là phương pháp lập trình hướng chức năng và phương pháp lập trình hướng đối tượng để từ đó tìm hiểu sâu về phương pháp lập trình hướng đối tượng. 1.1.1 Lập trình hướng chức năng (thủ tục) Trọng tâm của cách tiếp cận này là các hàm chức năng. Chức năng chính của bàitoán sẽ thành những chức năng đơn giản hơn và thực hiện làm mịn dần từ trên xuống (top-down). Cấu trúc của chương trình được xây dựng theo cách tiếp cận hướng chức năng có dạng như Hình H1-1. Hàm_1 Hàm _2 Hàm _3 Hàm _4 Hàm _5 Hàm _6 Hàm _7 Hàm _8 Hàm _9 Chương trình chính m ain() Hình H1-1 Cấu trúc của chương trình hướng chức năng Kỹ thuật phân rã các chức năng (hàm) theo cách tiếp cận top-down để tạo ra cấu trúc phân cấp. Chương trình được xây dựng theo cách tiếp cận hướng chức năng thực chất là tập các chương trình con Ví dụ: Xét bài toán quản lý sinh viên - 6 - Các hàm trong một chương trình phải có liên hệ, trao đổi được với nhau. Như chúng ta đã biết, các hàm (các bộ phận chức năng) chỉ có thể trao đổi được với nhau thông qua các tham số, nghĩa là phải sử dụng biến chung (global). Mỗi hàm có thể có vùng dữ liệu riêng còn gọi là dữ liệu cục bộ (local). D÷ liÖu chung (Global) D÷ liÖu chung (Global) Hµm_1 D÷ liÖu riªng (Local) Hµm_2 D÷ liÖu riªng (Local) Hµm_3 D÷ liÖu riªng (Local) Hình H1-2 Quan hệ giữa dữ liệu và hàm trong LTHTT Nhận xét Đối với những chương trình, dự án tin học lớn, phức tạp đòi hỏi nhiều người, nhiều nhóm tham gia thì những thay đổi của những biến dữ liệu liệu chung sẽ ảnh hưởng tới tất cả những ai có liên quan tới chúng. Tính mở (open) của hệ thống kém. Tách dữ liệu khỏi chức năng xử lý nên vấn đề che giấu, bảo vệ thông tin trong hệ thống là kém dẫn đến vấn đề an toàn, an ninh dữ liệu là rất phức tạp. Không hỗ trợ việc sử dụng lại và kế thừa nên chất lượng và giá thành của các phần mềm rất khó được cải thiện. 1.1.2 Lập trình hướng đối tượng Đặt trọng tâm vào các đối tượng. Dữ liệu được gắn chặt với các hàm thành phần và chúng được tổ chức, quản lý truy nhập theo nhiều mức khác nhau. Phân tích bài toán thành tập các thực thể được gọi là các lớp đối tượng, Hệ thống được xem như là một tập các lớp đối tượng và các đối tượng đó trao đổi với nhau thông qua việc gửi và nhận các thông điệp (message), do vậy một chương trình hướng đối tượng thực sự có thể hoàn toàn không cần sử dụng biến chung. Ví dụ: Xét bài toán quản lý tài liệu trong thư viện - 7 - Nhận xét Tính mở cao hơn. Cơ chế bao bọc, che giấu thông tin của phương pháp hướng đối tượng giúp tạo ra được những hệ thống an toàn, an ninh cao hơn cách tiếp cận hướng chức năng. Hỗ trợ rất mạnh nguyên lý sử dụng lại nhiều nhất có thể và tạo ra mọi khả năng để kế thừa những lớp đã được thiết kế, lập trình tốt để nhanh chóng tạo ra được những phần mềm có chất lượng, gia thành rẻ hơn và đáp ứng các yêu cầu của người sử dụng. 1.2 Các khái niệm cơ bản của lập trình hướng đối tượng Phương pháp hướng đối tượng được xây dựng dựa trên một tập các khái niệm cơ sở: 1. Đối tượng (object), 2. Lớp đối tượng (class), 3. Trừu tượng hóa dữ liệu (Data Abstracttion), 4. Bao bọc và che giấu thông tin (Encapsulation and Information Hiding), 5. Mở rộng, kế thừa giữa các (Inheritance), 6. Đa xạ và nạp chồng (Polymorphism and Overloading), 7. Liên kết động (Dynamic Binding), 8. Truyền thông điệp (Message Passing). 1.2.1 Đối tượng Đối tượng là khái niệm cơ sở, quan trọng của hệ thống chương trình, mỗi đối tượng được xác định thông qua định danh ID (IDentifier) của chúng. Một đối tượng bao gồm: 1) Các tài sản của đổi tượng - thường là các dữ liệu thành phần hay các thuộc tính mô tả các tính chất 2) Hành vi của đối tượng - Các phương thức thao tác trên các dữ liệu để xác định hành vi của đối tượng đó – Các hàm thành phần. Ví dụ: Vẽ một điểm trên màn hình Nhiệm vụ Phương pháp LTHĐT là phân tích bài toán thành các lớp đối tượng, và các đối tượng thuộc các lớp xác định, sau đó xác định được mối quan hệ trao đổi thông tin giữa chúng Như vậy: + Đối tượng được xác định trong thời gian hệ thống hướng đối tượng hoạt động. Đối - 8 - tượng có thể biểu diễn cho người, vật, hay một bảng dữ liệu hoặc bất kỳ một hạng thức nào đó cần xử lý trong chương trình. + Theo quan điểm người lập trình: Đối tượng được xem như là một vùng bộ nhớ trong mày tính, được phân chia thành nhiều ngăn dùng để lưu trữ các giá trị thuộc tính dữ liệu và các hàm tác động trên dữ liệu gắn với chúng. Vì các vùng nhớ cung cấp cho đối tượng là động, được phân hoạch độc lập nên đối tượng có thể được sử dụng bởi nhiều chương trình khác nhau mà không ảnh hưởng lẫn nhau. (1 đối tượng ∼ 1 biến trong lập trình cấu trúc) 1.2.2 Lớp đối tượng Lớp là bản mẫu hay một kiểu chung cho tất cả những đối tượng có những đặc trưng giống nhau(hành vi và tài sản như nhau). Một đối tượng chính là 1 thể hiện (cá thể) của một lớp xác định (thuộc một lớp xác định). Trong lập trình hướng đối tượng, lớp được xem là đồng nhất với kiểu dữ liệu trừu tượng (ADT - Abstract Data Type được Barbara đề xuất vào những năm 1970). Ví dụ: Quản lý học sinh Các thành phần của lớp có thể chia thành ba vùng quản lý chính: + công khai (public), + được bảo vệ (protected), + riêng (private). Hình H1-3 Lớp Student trong UML 1.2.3 Trừu tượng hóa dữ liệu Trừu tượng hóa là cách biểu diễn những đặc tính chính và bỏ qua những chi tiết. Trừu tượng hóa là sự mở rộng khái niệm kiểu dữ liệu và cho phép định nghĩa những phép toán trừu tượng trên các dữ liệu trừu tượng. - 9 - 1.2.4 Bao bọc và che giấu thông tin Việc đóng gói dữ liệu và các hàm vào một đơn vị cấu trúc (gọi là lớp) được xem như một nguyên tắc bao bọc thông tin. Kỹ thuật này cho phép xác định các vùng đặc trưng riêng, công khai hay được bảo vệ cho cả dữ liệu và các phương thức (câu lệnh) nhằm điều khiển hoặc hạn chế những truy nhập tuỳ tiện của những đối tượng khác. Vùng private Vùng public Hình H1-4 Bao bọc và che giấu thông tin của lớp đối tượng Các đối tượng thuộc lớp khác không được phép truy cập vào vùng riêng của đối tượng thuộc lớp hiện thời. Các đối tượng thuộc các lớp con cháu của lớp hiện thời được phép truy cập vào vùng được bảo vệ. Vùng công khai của lớp hiện thời cho phép mọi đối tương thuộc các lớp khác nhau trong hệ thống chương trình đều có quyền truy cập. Nguyên tắc bao bọc dữ liệu để ngăn cấm sự truy nhập trực tiếp trong lập trình được gọi là sự che giấu thông tin. 1.2.5 Sự mở rộng, kế thừa giữa các lớp Nguyên lý kế thừa tức là cho phép xây dựng các lớp mới kế thừa một số đặc trưng (Dữ liệu và phương thức) của các lớp đã được xây dựng mà không cần viết lại hay định nghĩa lại. Nguyên lý kế thừa chỉ cho phép lớp kế thừa, kế thừa những thuộc tính, hàm thành phần được bảo vệ và công khai những tính chất được kế thừa sẽ là “tài sản” của lớp con cháu, còn những thuộc tính, hàm thành phần riêng là không được phép kế thừa. Hỗ trợ hai nguyên lý kế thừa: kế thừa đơn và kế thừa bội. Kế thừa đơn là một lớp có thể kế thừa từ một lớp cơ sở, còn kế thừa bội là một lớp có thể kế thừa từ nhiều hơn một lớp cơ sở. Ngôn ngữ C++ hỗ trợ cả hai nguyên lý kế thừa, nhưng Java chỉ hỗ trợ thực hiện kế thừa đơn. - 10 - D li u riêngữ ệ H m riêngà D li u công khaiữ ệ H m công khaià [...]... ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng Dựa vào khả năng đáp ứng các khái niệm về hướng đối tượng, chúng ta có thể chia ra làm hai loại: 1 Ngôn ngữ lập trình dựa trên đối tượng (object-based), 2 Ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng (object-oriented) - 13 - • Lập trình dựa trên đối tượng là kiểu lập trình hỗ trợ chính cho việc bao bọc, che giấu thông tin và định danh các đối tượng Lập trình dựa trên đối tượng. .. và hạn chế truy nhập dữ liệu, Tự động tạo lập và huỷ bỏ các đối tượng, Tính đa xạ Ngôn ngữ hỗ trợ cho kiểu lập trình trên được gọi là ngôn ngữ lập trình dựa trên đối tượng Ngôn ngữ trong lớp này không hỗ trợ cho việc thực hiện kế thừa và liên kết động Ada là ngôn ngữ lập trình dựa trên đối tượng • Lập trình hướng đối tượng là kiểu lập trình dựa trên đối tượng và bổ sung thêm nhiều cấu trúc để cài... phát triển của chương trình java a) Cấu trúc chương trình java - 20 - - java là ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng => Một chương trình là một tập hợp của một hay nhiều định nghĩa lớp đối tượng và các đối tượng thuộc các lớp xác định, trong đó: Tên tệp chương trình nguồn java phải trùng với tên của lớp chính trong chương trình, có đuôi là “ .java - Mỗi định nghĩa lớp trong chương trình sau khi biên dịch... quan như VB 3) Java applet - java applet là những mẩu chương trình nhỏ có thể nhúng và chạy ngay trong trang web của trình duyệt - Applet đem lại khả năng lập trình mạnh mẽ cho trang web Ngày nay không được sử dụng nhiều nữa vì trình duyệt web ngày càng phát triển mạng mẽ và khả năng lập trình java script, VB script đã đẩy java applet xuống hàng thứ yếu 4) Java – lập trình mạng - Có thể nói java hỗ trợ... chương trình khác một cách tuỳ tiện 4 Có thể xây dựng được ánh xạ các đối tượng của bài toán vào đối tượng của chương trình 5 Cách tiếp cận thiết kế đặt trọng tâm vào đối tượng, giúp chúng ta xây dựng được mô hình chi tiết và phù hợp với thực tế 6 Những hệ thống hướng đối tượng dễ mở rộng, nâng cấp thành những hệ lớn hơn 7 Kỹ thuật truyền thông điệp trong việc trao đổi thông tin giữa các đối tượng giúp... tới đối tượng hiện thời super Biến chỉ tới đối tượng ở lớp cha null Chỉ ra đối tượng không tồn tại 6 Xử lý ngoại lệ throw, throws Bỏ qua một ngoại lệ try Thử thực hiện cho đến khi gặp một ngoại lệ catch Đón nhận một ngoại lệ finally Thực hiện một khối lệnh đến cùng bất chấp các ngoại lệ có thể xảy ra 7 Tạo lập và kiểm tra các đối tượng new instanceof Tạo lập một đối tượng Kiểm tra xem một đối tượng. .. định ngay khi dịch chương trình Hầu hết các chương trình được viết bằng Pascal, C đều là dạng liên kết tình Liên kết động là dạng liên kết các hàm, chức năng khi chương trình thực hiện các lời gọi các hàm, chức năng đó Liên kết động liên quan chặt chẽ với những khái niệm đa xạ và kế thừa trong lập trình hướng đối tượng 1.2.8 Truyền thông điệp Lập trình trong ngôn ngữ hướng đối tượng bao gồm các bước... đó vào hàng đợi bằng cách gửi cho đối tượng hàng đợi :Queue thông điệp Store(dataFile) ; ngược lại: Gửi yêu cầu Print(dataFile) cho đối tượng máy in :printer - 12 - Hình H1-7 Truyền thông điệp giữa các đối tượng 1.2.9 Các ưu điểm của lập trình hướng đối tượng 1 Thông qua nguyên lý kế thừa, chúng ta có thể loại bỏ được những đoạn chương trình lặp lại, dư thừa trong quá trình mô tả các lớp và mở rộng khả... thuộc vào đối tượng cụ thể nào => Không cần tạo lập đối tượng để gọi những hàm như thế + Từ khóa void : hàm main không trả về bất kỳ giá trị nào + Đối số (String agrs[]): Chứa các đối số nhập vào từ tham số dòng lệnh * Biên dịch và thông dịch để thực hiện chương trình java qua cơ chế dòng lệnh: Ví dụ: Biên dịch và thông dịch chương trình: StandaloneApp .java - Biên dich: Tại màn hình DOS, gõ lệnh javac... dịch Đối với Java mục đích chính là: đơn giản, thân thiện, hướng đối tượng và cách tân nhằm tạo ta những phần mềm độc lập với môi trường Khi chạy một chương trình ứng dụng Java thì cần chỉ ra những lớp đối tượng mà bạn muốn chúng thực thi những công việc cần thực hiện và JVM sẽ nạp các lớp đó xuống khi có nhu cầu Java có thể dịch và thực hiện trong mọi môi trường điều hành, miễn là ở đó có chương trình