El lenguaje de programacin Java

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El lenguaje de programación Java
Pedro Rodríguez Moreno Paradigmas de Programación
(ICI/IECI) Departamento de Sistemas de
Información Facultad de Ciencias Empresariales
2
Introducción a Java
3
Introducción

• Java es una plataforma virtual que provee
• Un lenguaje de programación (OO).
• La Java Virtual Machine (JVM) Una máquina
  virtual con su propio set de instrucciones.
• La Java Plataform API (Application Programming
  Interface) Una interfaz para la programación de
  aplicaciones.

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Qué es Java

• De acuerdo a Sun Microsystem
• Java es un lenguaje simple orientado a
  objetos distribuído interpretado robusto
  seguro arquitectura neutral portable de
  alta-performance multithread (multihilo) y
  dinámico.
• Java es muy parecido a C/C pero hay varias
  diferencias importantes.

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Estructura de un Programa

• Un programa en Java consiste de uno o más
  definiciones de clases. Una de estas clases debe
  definir un método main() desde donde el programa
  comienza a correr
• // A Java Hello World Program
• public class HelloWorld
• public static void main( String args )
• System.out.println( Hello World )

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Entorno de Java

• SDK (Software Development Kit)
• Necesario para crear (desarrollar y compilar)
  programas
• JRE (Java Runtime Environment)
• Necesario para ejecutar un programa Java
• SDK JRE herramientas de desarrollo
• La tecnología Java se organiza en subáreas
• J2SE (Java 2 Platform Standard Edition)
• J2EE (Java 2 Platform Enterprise Edition)
• SDK soporte para servicios web y componentes
• J2ME (Java 2 Platform Micro Edition) entorno
  flexible y robusto para aplicaciones que
  funcionan en dispositivos tales como teléfonos
  móviles PDA
• Java Web Services aplicaciones basadas en la web
  que utiliza estándar XML y protocolos de
  transporte para intercambiar datos con los
  clientes que le invocan.
• Recursos en http//java.sun.com.

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Compilación y ejecución en la línea de comandos

• Compilación
• En Unix/Linux
• javac -classpath . nombre_archivo.java
• En Windows
• C\javac -classpath . nombre_archivo.java
• Ejecución
• En Unix/Linux
• java -classpath . nombre_archivo argumentos
• En Windows
• C\java -classpath . nombre_archivo
  argumentos
• nombre_archivo.java es un archivo de texto que
  contiene la clase principal (clase que contiene
  el método main)
• public static void main (String args)

Se obtiene el archivo nombre_archivo.class en
byte-code (lenguaje de máquina de la JVM de Java)
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Variables de ambiente

• JAVA_HOME
• Directorio en el que está instalado el J2SE SDK
• Por ejemplo
• JAVA_HOME /usr/local/jdk1.5.0_06 (definir en
  .profile o .bashrc en Unix)
• C\set JAVA_HOME c\Archivos de
  programas\Java\jdk1.5.0_06 (en Windows)
• CLASSPATH
• Ruta de acceso a las librerías y APIs de Java.
• Por ejemplo
• CLASSPATHJAVA_HOME/libJAVA_HOME/lib.
• C\set CLASSPATH.JAVA_HOME\libJAVA_HOME\lib
  
• PATH del sistema
• Directorio donde se encuentran los ejecutables de
  java
• Por ejemplo
• PATHPATHJAVA_HOME/bin.
• C\set PATHJAVA_HOME\binPATH
• Cambiar las variables de ambiente
• En Unix/Linux incoporar variables en el profile
  del shell en uso.
• En Windows Panel de Control gtgt Sistema gtgt
  Opciones avanzadas gtgt Variables de entorno.

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Por qué Java es diferente a otros lenguajes

• Java difiere de otros lenguajes porque
• Es interpretado
• Arquitectura neutral
• No hay punteros del estilo de C/C. Estos
  existen pero no son explícitamente visibles.
• Posee un Garbage Collector (Recolector de
  Basura).
• Viene con una sofisticada librería de clases
  (paquetes de clases).
• Incluye soporte para concurrencia networking e
  interfaces gráficas.

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Aplicaciones y Applets

• Los programas Java vienen en dos formas
• Aplicaciones.
• Applets.
• Los Applets tipicamente son descargados desde un
  browser y son ejecutadas por la Java Virtual
  Machine (JVM) la cual es parte del browser.
• Las aplicaciones son programas standalone que
  pueden hacer casi cualquier cosa.

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El J2SE
Ambiente de desarrollo (jsdk)
Ambiente distribuido (jre)
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La Tecnología Java
Programación UI
JNI
Programación
AWT
Swing
java.
WWW
JavaBeans
Java3D
Applets
Programación gráfica
Java2D
Java Server Pages
Sistemas embebidos
Servidor
JavaSpaces
Servlets
JINI
RMI
Programación distribuida
CORBA
JDBC
Bases de datos
Enterprise JavaBeans
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Java es Orientado a Objetos

• Objetos
• Clases
• Métodos
• Subclases
• Herencia simple
• Polimorfismo
• Enlace dinámico
• Encapsulado

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Java es un lenguaje simple

• Sintaxis familiar estilo C.
• Se eliminan las características complejas de C y
  C.
• No hay aritmética de punteros.
• No hay herencia múltiple.
• No hay delete (Java posee un Garbage Collector).
• Bastante más amistoso que C y C.

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La API de la Plataforma Java

• API Application Programming Interface.
• Consiste en una biblioteca de clases que provee
• Manejo de archivos.
• Interfaces gráficas (AWT).
• Acceso a la red internet (applets sockets).
• Acceso a bases de datos (jdbc).
• Objetos Distribuidos (RMI).

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Multiplataforma

• Windows95 y NT.
• Power/Mac
• Unix (Solaris Linux ...)
• Compatibilidad a nivel de fuentes código
  intermedio y biblioteca de clases.

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Implementación de la Plataforma Java

• La implementación de la plataforma Java provee
• Un compilador de Java (javac) para traducir
  código fuente al set de instrucciones de la
  máquina virtual de Java (bytecode).
• Un intérprete (java/appletviewer) o un compilador
  JIT para ejecutar las instrucciones de la máquina
  virtual.
• Una implementación de la API de Java.

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La Portabilidad
Intérprete Linux
Intérprete Solaris
Fuente Java
Compilador javac
bytecode
Intérprete Windows95
Intérprete Mac
java/appletviewer
19
Los Ambientes de Compilación y Ejecución
Ambiente Tiempo de Compilación Ambiente Run
Time (Plataforma JAVA)
20
El Lenguaje de Programación

• JAVA

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Identificadores

• Nombran variables funciones clases y objetos.
• Comienza con una letra un subrayado (_) o un
  símbolo de dólar (). Los siguientes caracteres
  pueden ser letras o dígitos.
• Se distinguen las mayúsculas de las minúsculas.
• No hay una longitud máxima establecida para el
  identificador.

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Tipos primitivos en Java
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Variables

• Sirven para referirse tanto a objetos como a
  tipos primitivos.
• Tienen que declararse antes de usarse
• lttipogt identificador
• int posicion
• Se puede inicializar mediante una asignación
• lttipogt identificador valor
• int posicion 0
• Definición de constantes
• static final float PI 3.14159f

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Duración y visibilidad de las variables

• Las variables pueden ser de dos tipos
• Variables miembro de una clase (variables de
  instancia y de clase).
• Variables locales creadas en un método.
• Variables miembros
• Son declaradas en cualquier lugar de una clase
  fuera de cualquier método.
• Las variables miembro static existen desde que se
  crea el primer objeto o cuando se utiliza el
  primer método static de la clase. Son visibles y
  compartidas por todos los objetos de la clase
  viendo el mismo contenido en ellas.
• Las variables miembros se pueden acceder desde
  otras clases dependiendo de los permisos de
  acceso de la clase y de la variable (public
  protected package private).
• Las variables miembros de objetos (o de
  instancia) existen desde que se crea el objeto.
  Las variables de instancia poseen valores
  particulares para cada objeto.
• Variables locales
• Se declaran en cualquier lugar del cuerpo de un
  método o en cualquier bloque dentro de un método.
• Las variables locales existen desde el punto en
  que se crean hasta que se llega al final del
  bloque en el que han sido creadas.
• Las variables locales en un bloque no pueden
  tener el mismo nombre que otra variable local que
  sea visible aunque ésta esté definida en un
  bloque más exterior. No debe haber conflicto de
  nombre entre variables locales.
• Los argumentos son como variables locales
  visibles en todo el método.

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Inicialización de las variables

• Se puede asignar un valor a cada variable de un
  tipo primitivo en el momento de su creación
  tanto si es variable miembro como si es local
• int i 0
• long j 100 k 100000
• Variables finales
• Son aquellas cuyo valor una vez inicializadas
  no puede cambiar.
• La inicialización puede estar separada de la
  declaración.
• Ejemplo
• final double PI 3.141592654
• final int MAXNUM
• MAXNUM 234

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Declaraciones

• int k // Un elemento de tipo
  entero
• int k 10 // Un elemento entero
  inicializado
• double pi 3.14159 // Un elemento de tipo
  real de doble
• //precisión.
• char c a // Un elemento de tipo char
• boolean flag false // Un elemento booleano
  inicializado
• //con un valor de verdad
• String s Hola //Un elemento de tipo string
  (es un
• //objeto)

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Expresiones

• Las expresiones se forman con casi los mismos
  operadores de C/C
• Aritméticos - /
• De bits (Bitwise) gtgt ltlt
• Pre y postincremento k j --k j
• Relacionales gt lt gt lt !
• Booleanos !
• Cast (int) pi
• Condicional (k gt j k j)

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Operadores de Asignación

• Se usa la misma sintaxis de C k 1
• El operador de asignación se usa igual que en C
  k (j 1) 2
• También existen - /
• Java realiza conversiones implícitas pero es más
  estricto que C.

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Precedencia de operadores

• De mayor a menor precedencia
• Postfix operators . (params) expr expr
• Unary operators expr --expr expr -expr
  !
• Creation or cast new (type)expr
• Multiplicative /
• Aditive -
• Shift ltlt gtgt gtgtgt
• Relational lt gt lt gt instanceof
• Equality !
• Bitwise AND
• Bitwise exclusive OR
• Bitwise inclusive OR
• Logical AND
• Logical OR
• Conditional
• Assignment - /
  ltlt gtgt gtgtgt
• Para la misma precedencia
• En Java todos los operadores binarios excepto los
  operadores de asignación se evalúan de izquierda
  a derecha.
• Los operadores de asignación se evalúan de
  derecha a izquierda.

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Conversiones implícitas

• byte lt short lt int lt long lt float lt double
• Ejemplos
• int i 1
• long k i // Ok
• k 5500000000000
• float f k // Ok.
• double x 5.0e-30
• int k x // Error en compilación
• float x 15.5f
• int k x // Error en compilación
• short s k // Error en compilación

31
Conversiones implícitas

• Las conversiones son aceptadas usando cast
• float f 50.0f
• int k (int)f // Ok en compilación
• Java no avisa en caso de errores de conversión
  numéricos.
• int k 256
• byte b (byte)k // b 0 rebalse

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Instrucciones de Control

• Similar a C/C
• Instrucción condicional if.
• Ciclos while y do ... while.
• Ciclos for.
• Selección switch/case.

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Control de flujo
switch(expresión) case valor1
sentencias break case valor2
sentencias break default
sentencias
if( expresión-booleana ) sentencias
else sentencias
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Ejemplo

• int saldo
• if ( saldo lt 0 )
• System.out.println(Cuenta en números
  rojos)
• int dia
• switch (dia)
• case 1 System.out.println(Lunes) break
• case 2 System.out.println(Martes) break
• case 7 System.out.println(Domingo)
  break

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Bucles o ciclos
inicialización do sentencias
iteración while(expresión-booleana )
for( inicialización exp-booleana iteración )
sentencias
inicialización while( expresión-booleana )
sentencias iteración
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Ejemplo

• for (int index0 ilttabla.length index)
• System.out.println(tablaindex)
• int i0
• while ( i lt tabla.length )
• System.out.println(tablai)
• i
• 3. int i 0
• do
• System.out.println(tablai)
• i
• while ( i lt tabla.length )

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Manejo de Strings

• Declaración de un string
• String s t // Declaración
• String r Hola // Declaración con asignación
• Despliegue de un string
• System.out.println(r)
• Asignación de strings
• s r
• t que tal
• Concatenación de strings
• s r t // Holaque tal
• s r t // Hola que tal

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Métodos

• Tamaño de un string s.length()
• k-ésimo caracter s.charAt(k)
• Subsecuencias s.substring(begin end)
• Comparación de strings s.equals(Hola)
• Comparación de punteros s s0

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Conversiones implícitas

• int n 5
• String s
• s La variable n es n
• System.out.println(s)
• System.out.println(n n)

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Epílogo

• Los strings no se pueden modificar
• s0 h // error s no es un arreglo
• s.charAt(0) h // error
• Java no posee aritmética de punteros
• s s 1 // agrega 1 al final de s

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Arreglos

• Declaración preferida de un arreglo
• int A
• Declaración compatible con C
• int A
• En Java la declaración de un arreglo es similar
  a la declaración de un puntero en C
• En Java int A
• En C int A

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Epílogo

• Errores típicos con arreglos
• int A10 // Ahí no va el tamaño!
• int A // Ok!
• A1 100 // Todavía no se ha pedido
• // espacio para el arreglo.
• Petición de espacio para un arreglo
• int A
• A new int50
• A1 100 // Correcto!

Aquí se determina el tamaño
43
El método main()

• La clase que lo contiene conduce la aplicación
• Al ejecutar el programa se busca el método main
  que contiene dicha clase
• public class Echo
• public static void main (String args)
• for (int i 0 iltargs.lengthi)
• System.out.print(argsi )
• String args parámetros del programa que se
  reciben desde el shell.
• Ejemplo de invocación
• java Echo Hola mundo
• Puede haber más de un main pero sólo se
  ejecutará uno.

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Argumentos de entrada de un Programa

• Al ejecutar un programa desde el shell el
  usuario puede especificar argumentos tal como
• java Echo Hola que tal
• donde Echo es la clase principal (Echo.class).
• Los argumentos Hola que y tal se reciben
  en un arreglo de strings en el main llamado args
• public static void main(String args) cuerpo
  del main
• args0 es Hola
• args1 es que
• args2 es tal

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Clases en Java definición

• class nombre_de_clase extends nombre_de_superclas
  e implements nombre_interface ...
• type variable_de_instancia1
• type variable_de_instancia2
• type variable_de_instanciaN
• nombre_de_clase(lista de parámetros) //Método
  de instanci o constructor
• cuerpo_del_método
• type nombre_de_metodo1(lista de parámetros)
• cuerpo_del_método
• type nombre_de_metodo2(lista de parámetros)
• cuerpo_del_método
• ...

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Atributos

• Atributos de clase o variables de (la) clase
• Común a todas las instancias de una clase
  (funcionan como variables globales).
• No necesitan un objeto para examinarlas o
  modificarlas.
• Compartidas por todos los objetos de la misma
  clase.
• Sólo se inicializan una vez.
• Ej static public int nextCodigo
• Atributos de instancia o variables de instancia
• Determina el estado de los objetos.
• Cada objeto reserva memoria para todas las
  variables de instancia.
• Declaración
• accesostaticfinal tipo nombreAtributo
  valor_inicial

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Inicialización de los atributos

• Si un atributo no se inicializa se le asigna un
  valor por defecto en función de su tipo

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Control de acceso en Java

• public los miembros que se declaran como public
  son accesibles en cualquier parte donde la clase
  sea accesible.
• protected miembros declarados como protected
  sólo accesibles en la propia clase y por sus
  clases descendientes.
• private miembros declarados como private sólo
  accesibles en la propia clase.
• package no llevan modificador de acceso y son
  accesibles y heredados por el código del mismo
  paquete.
• public class A
• public int at1
• private int at2

A a //creamos el objeto a.at1 6 //OK a.at2 5
//ERROR
49
Métodos

• Código que entiende y manipula el estado de un
  objeto.
• Pueden ser llamados dentro de la clase o por
  otras clases.
• Es obligatorio indicar el tipo de retorno o void.
• Declaración
• accesostatic tipoRetorno nomMet
  (argumentos)
• //cuerpo del método
• return valor a retornar
• Invocación utilizando la notación (operador)
  punto
• objReceptor.nomMet(argumentos)

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Métodos Estáticos y variables estáticas

• Los métodos estáticos se invocan sobre la clase
  no sobre un objeto.
• Este tipo de método sólo puede acceder a las
  variables y métodos de clase (static).
• Los métodos y variables de instancia estáticos
  actúan con relación a la clase y no con respecto
  a cada una de las instancias de la clase.
• Los métodos estáticos sólo pueden llamar a otros
  métodos static directamente y no se pueden
  referir a this o a super.
• El declarar una variable static es equivalente a
  declararlas como variables globales que son
  accesibles desde cualquier fragmento de código.
  Si se necesita realizar cálculos para inicializar
  las variables static se puede declarar un bloque
  static que se ejecuta una sola vez cuando la
  clase se carga por primera vez.

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Ejemplo con Métodos Estáticos

• class Punto extends FiguraGeometrica
• float x
• ...
• public static boolean sonIguales(Punto p
  Punto q)
• return p.xq.x p.yq.y
• Cuidado!
• public static boolean sonIguales(Punto q)
• return xq.x yq.y
• Cant make a static reference to nonstatic
  variable x in class Punto.
• Las variables de instancia no pueden ser
  accesadas desde métodos estáticos.

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Cómo se instancia una clase

• Al crear el primer objeto de la clase o al
  utilizar el primer método o variable static se
  localiza la clase en el disco (archivo .class) y
  se carga en memoria.
• Se ejecutan los inicializadores static (sólo una
  vez).
• Para crear un nuevo objeto
• Se reserva la memoria.
• Las variables miembros reciben los valores por
  defecto según el tipo de datos primitivo.
• Se ejecutan los inicializadores explícitos o de
  objeto.
• Se ejecutan los constructores.

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Sobrecarga de métodos

• Java soporta sobrecarga de métodos
• El mismo nombre pero con diferente lista de
  argumentos.
• Devuelven siempre el mismo tipo.
• public class ListaEnteros
• public void add (int elem)
• public void add (int elem int index)

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Paso de parámetros

• Los valores de los parámetros son copias de los
  valores que especifica el que lo invoca.
• Tipos primitivos no cambian.
• Los objetos pueden cambiar su estado se pasa
  por valor la referencia.
• Si se usa una variable de tipo primitivo como
  argumento el pasaje de parámetros se llama por
  valor (se hace la copia del valor del argumento
  actual de la invocación a la variable local
  declarada como argumento).
• Si el argumento es referencia a objeto (Clase) el
  pasaje de parámetro se llama por referencia
  (puntero a objeto) se copia el valor de la
  referencia del argumento de la llamada actual a
  la referencia del argumento del método.

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Constructores

• Método que tiene el mismo nombre que la clase.
• Una clase puede tener varios constructores que se
  diferencian por el tipo y número de argumentos
  (sobrecarga de métodos).
• Se invoca automáticamente cada vez que se crea un
  objeto de la clase.
• No pueden especificar tipos ni valores de
  retorno.
• Permite sobrecarga para especificar formas
  distintas de inicializar los objetos.
• Si no se define el compilador crea uno por
  defecto sin argumentos que inicializa los
  atributos a los valores por defecto.
• El programador también puede definir un
  constructor sin argumentos.

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Constructor de copia

• Su objetivo es crear una copia de un objeto.
• class Punto
• private float x y
• Punto (Punto p) // Recibe como pámetro la
  referencia de un
• // objeto que ya existe.
• x p.x
• y p.y
• Ejemplo
• Punto pto new Punto(p)

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Creación de objetos

• La creación de un objeto se realiza en tres pasos
• Declaración proporcionar un nombre a un puntero
  
• Punto miPunto (null)
• Instanciación asignar memoria al objeto (en el
  heap)
• miPunto new Punto()
• Inicialización opcionalmente se pueden
  proporcionar valores iniciales a las variables de
  instancia del objeto en la declaración o mediante
  constructores.

Suponiendo que es local a un método
58
Destrucción de Objetos

• En Java no existen los destructores de objetos
  como C (nombreClase() delete).
• El sistema (JVM) se ocupa de liberar de forma
  automática la memoria que ocupan los objetos que
  han dejado de ser referenciado (ningún puntero
  apunta a ellos). Esto se puede producir debido a
• Porque al puntero se le ha asignado el valor
  null.
• Porque a ese puntero se le ha asignado la
  referencia de un objeto diferente.
• Java cuenta con un recoletor de basura (garbage
  collector) para liberar de forma automática la
  memoria.
• No se sabe cuando se va a activar exactamente el
  recolector de basura.
• Se puede invocar explícitamente con System-gc()
  aunque esto es sólo una sugerencia que se envía a
  la JVM.

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Ejemplo

• public class Grafica
• public static void main (String args)
• Punto miPunto new Punto()
• miPunto.Dibujar()
• miPunto.Mover(3060)
• System.out.println(X miPunto.CoordX()
  Y miPunto.CoordY() )

60
Igualdad vs. Identidad

• Tener en cuenta que
• y ! compara punteros de manera que
• Punto p1 new Punto()
• Punto p2 new Punto()
• Si comparamos
• p1 p2 --gt false luego p1 ! p2
• p1.equals(p2) --gt true compara el CONTENIDO de
  los objetos.

61
El puntero this itself

• Invocación a otro de los constructores de la
  clase
• public Punto (float x float y)
• this.x x
• this.y y
•  
• public Punto()
• this(00)
• Instancia actual
• Pasar el objeto actual como parámetro de otro
  método
• listaPunto.insertar(this)
• En cualquier método del objeto actual
• this.Mover(3570)

62
super

• Si se desea invocar al constructor de la
  superclase se debe recurrir al método super. Por
  ejemplo
• class F extends Frame
• super(Este es un frame)
• ...
• ...
• Si se necesita llamar al método padre dentro de
  una clase que ha reemplazado ese método se puede
  hacer referencia al método padre con la palabra
  clave super
• import MiClase
• public class MiNuevaClase extends MiClase
• public void Suma_a_i( int j )
• i i ( j/2 )
• super.Suma_a_i( j )

63
Reglas de alcance

• Porción del programa en el que se puede hacer
  referencia al identificador
• Un identificador debe ser único dentro de su
  ámbito
• Alcance de Clase
• los métodos de una clase pueden modificar
  directamente los atributos de clase y de
  instancia
• Un método de clase (static) sólo puede acceder a
  atributos de clase.
• Alcance de Bloque
• variables locales y parámetros de un método
• cuando se anidan los bloques y existen dos
  identificadores con nombres iguales el compilador
  da error de sintaxis (variable ya definida)
• si una variable local tiene igual nombre que un
  atributo de la clase éste queda oculto.

64
Normas de estilo

• No es que existan reglas pero es conveniente
  seguir unas normas para que el código sea mas
  legible
• Nombre de clase empieza por Mayúsculas.
• Nombre de métodos y atributos por minúsculas.
• Las constantes con MAYÚSCULAS completamente.
• Cuando empieza una nueva palabra la ponemos en
  mayúsculas ej dibujarRectangulo

65
Primer Ejemplo

• Uso de la AWT

66
Ejemplo 1 Código fuente

• import java.awt.
• public class myGui extends Frame
• Button butQuit
• Label etiq
• TextArea area
• TextField texto
• Checkbox checkBox
• List listaItem
• Canvas canvas
• Panel panel
• public myGui()
• setLayout(new BorderLayout())
• // creando los widgets
• butQuit new Button(quit)
• butQuit.enable()
• etiq new Label(Hola Mundo nuestro
  primer ejemplo! Label.CENTER)
• area new TextArea(5 20)
• texto new TextField(15)

listaItem new List(3) for (int i 1 i
lt 10 i) listaItem.addItem(Item
i) canvas new MiCanvas() panel
new Panel() // El contenedor adicional
panel.setLayout(new FlowLayout()) // Se
construye el panel panel.add(texto)
panel.add(butQuit) panel.add(checkBox)
// Se construye la ventana add(North
etiq) add(West area) add(East
listaItem) add(Center canvas)
add(South panel)
67
Ejemplo 1 Código fuente (continuación)
public boolean action(Event evt Object what)
if ( evt.target butQuit )
System.exit(0) return true
else if ( evt.target checkBox )
checkBox.disable() return true return
false //El método main. public static
void main(String args) // El main Frame
frame new myGui() frame.pack()//Ajusta
tamaño frame.show()//Lo hace visible
// La extension de Canvas class MiCanvas extends
Canvas public void paint(Graphics g)
g.setColor(Color.red) g.fillArc(3030size().
width/2size().height/20270) public
Dimension getMinimumSize() return new
Dimension(150130) public Dimension
getPreferredSize() return
getMinimumSize()
68
La Interfaz
Frame
North
Label
List
Canvas
TextArea
Center
West
East
Panel
TextField
South
Button
CheckBox