Объектно-ориентированное проектирование и платформа NetBeans

2.16. Технологии Java и .Net

Язык Java был создан в 1995 году как платформо-независимый язык прикладного программирования. Он очень быстро приобрел широкую популярность, и заметно потеснил языки C и C++ в области разработки прикладного программного обеспечения. В результате стали говорить о технологии Java и о платформе Java, подчеркивая, что это больше, чем просто язык программирования. В 1998 году появилась компонентная модель Java Beans, и ряд сред разработки приложений Java стал успешно конкурировать со средами, обеспечивающими визуальное проектирование пользовательского интерфейса – Microsoft Visual BASIC и Borland Delphi. Казалось, что язык Java завоевал лидирующие позиции в области прикладного программирования.

Но в 2000 году Microsoft была предложена новая технология, названная .Net, в большой степени вобравшая в себя основные черты технологии Java: динамическую объектную модель, повышенную безопасность приложений (в том числе обеспечиваемую использованием ссылок и сборщика мусора), использование виртуальной машины и платформо-независимого байтового кода. Но технология .Net имела ряд новых черт.

Во-первых, вместо одного языка программирования в .Net стало возможно использование произвольного числа языков программирования. От них требовалось только, чтобы они удовлетворяли спецификации, позволяющей скомпилированным классам работать под управлением виртуальной машины, называемой в .Net Common Language Environment или Common Language Runtime – общей исполняющей средой поддержки языков программирования. Базовым языком программирования стал созданный одновременно с .Net язык C# - фактически, явившийся усовершенствованным вариантом языка Java, но несовместимый с ним как по ряду синтаксических конструкций, так и по скомпилированному коду.

Во-вторых, если Java рассматривался всеми в качестве языка программирования, то технология .Net фактически создавалась как платформо-независимая часть операционной системы MS Windows®. Поэтому важной частью .Net стал набор базовых классов .Net Framework, обеспечивающий поддержку прикладного программирования в большинстве практически важных областей.

В .Net основой программирования, как и в Java, служат классы. Исходный код класса, написанный на любом из языков .Net (то есть удовлетворяющий спецификации Common Language Environment), компилируется в платформо-независимый код. Этот код уже не имеет специфики языка программирования, на котором был написан, работает под управлением исполняющей среды .Net и может использоваться любыми другими классами .Net. Причем скомпилированный код класса может использоваться не только для вызовов, но и для наследования и обеспечения полиморфизма. Такие классы называются компонентами. Важно то, что для использования каким-либо приложением необходимого класса .Net Framework как при разработке приложения, так и при его запуске на компьютере пользователя нет необходимости загружать класс через Интернет или устанавливать на компьютере каким-либо другим образом. Достаточно того, чтобы был установлен свободно распространяемый пакет компонентов .Net Framework, что делается в версиях MS Windows® начиная с Windows® XP непосредственно во время установки операционной системы. Причем набор компонентов в пакете стандартизован, что обеспечивает гарантированное нахождение нужного компонента и его работоспособность. Именно эти особенности обеспечивают преимущество оболочки операционной системы по сравнению с отдельными программами и пакетами.

То, что технология .Net была сделана открытой и стандартизирована ISO (International Standard Organization – Международная Организация по Стандартам) в 2004 году, безусловно, сделало ее привлекательной для многих разработчиков. Появление проекта Mono с реализацией .Net под Linux, а также ряда других проектов по реализации .Net под разными операционными системами позволило этой технологии выйти за пределы семейства операционных систем одной фирмы и сделало позиции Java неконкурентоспособными в данной области. Действительно, язык программирования – это одно, а оболочка операционной системы с набором большого числа компонентов – совсем другое. Тем более, что язык Java стал одним из возможных языков .Net, то есть вошел в эту технологию как составная часть.

Как это ни удивительно, в рамках технологии Java удалось найти достойный ответ на вызов со стороны .Net . Им стала платформа NetBeans и идеология Open Source ("Открытый исходный код").

NetBeans – это технология компонентного программирования, созданная на основе модели Java Beans, о которой речь пойдет позже. Помимо набора компонентов в состав платформы NetBeans входит свободно распространяемая среда разработки NetBeans, позволяющая создавать различные типы программ на языке Java, в том числе – с использованием компонентов NetBeans, а также создавать такие компоненты.

Движение Open Source, набирающее популярность в последние годы, стремится к всеобщей открытости программного кода. При этом следует отличать два варианта открытости. Первый из них подразумевает свободное распространение и использование программ и их исходных кодов, как правило, с единственным ограничением – сохранением открытости и свободы распространения программ и исходных кодов программных продуктов, использующих этот исходный код. Второй требует открытости исходного кода для изучения и, при необходимости, исправления ошибок, но не означает передачи авторских прав на какое-либо другое использование этого исходного кода.

Среда и компоненты NetBeans распространяются на основе соглашения Sun open licence ("Открытая лицензия Sun"). Эта лицензия позволяет свободно использовать среду и компоненты NetBeans для создания программного обеспечения, как свободно распространяемого, так и коммерческого, но требует, чтобы исходные коды создаваемых программ были открыты для просмотра.

Мультиплатформенность и наличие большого количества свободно распространяемых компонентов NetBeans в сочетании с качественной бесплатной средой разработки и очень широким использованием языка Java дает возможность надеяться, что NetBeans сможет стать унифицированной оболочкой различных операционных систем. Но для серьезного соперничества с .Net потребуется наличие стандартизированных пакетов компонентов, одной библиотеки Swing мало. Более того, необходимо, чтобы все эти пакеты входили в поставку JDK. Наличие разрозненных нестандартизированных пакетов не даст преимуществ перед конкурирующей технологией .Net.

Одним из решений этой проблемы стало расширение базового набора пакетов и классов в составе JDK. Даже самый старый пакет java в новых версиях JDK усовершенствуется, не говоря уж о более новом пакете javax. Кроме того, в поставке NetBeans Enterprise Pack имеется большое число дополнительных библиотечных пакетов.

Краткие итоги

• Три базовых принципа объектно-ориентированного программирования: инкапсуляция, наследование, полиморфизм.
• Класс – это описание того, как устроен объект. И поля данных, и методы задаются в классах. Но при выполнении программы поля данных хранятся в объектах, а методы – в классах. Методы задают поведение объекта, а поля данных - состояние объекта.
• Переменные, описываемые в классах, называются глобальными. Они задают поля данных объектов. Переменные, описываемые в методах, называются локальными. Они являются вспомогательными и существуют только во время вызова метода.
• Переменные ссылочного типа содержат адреса данных, а не сами данные. Поэтому присваивания для таких переменных меняют адреса, но не данные. Все объектные типы являются ссылочными. Потеря ссылки на объект приводит к сборке мусора.
• Объект создается с помощью вызова конструктора - специальной подпрограммы-функции, задаваемой в классе.
• Методы делятся на методы объектов и методы классов. Метод объекта можно вызывать только из объекта соответствующего типа. А метод класса может работать и при отсутствии объекта, и вызываться из класса.
• При декларации класса можно указывать, что он общедоступен, с помощью модификатора доступа public. В этом случае возможен доступ к данному классу из других пакетов. В файле .java можно располагать только один общедоступный класс и произвольное число классов с другим уровнем видимости. Если модификатор public отсутствует, то доступ к классу разрешен только из классов, находящихся с ним в одном пакете. Про такие файлы говорят, что у них пакетный вариант доступа.
• Важнейшими пакетами являются java и javax, а также вложенные в них пакеты. Информацию о содержащихся в них элементах можно получить в среде разработки, набрав java. или javax. И прочитав появившуюся подсказку.
• Все классы и объекты приложения вызываются и управляются из метода main, который имеет сигнатуру public static void main(String[] args). Он является методом класса, и поэтому для его работы нет необходимости в создании объекта, являющегося экземпляром класса.
• Визуальное проектирование приложения с графическим интерфейсом пользователя (GUI) происходит в режиме Design. Как правило, основой для построения такого интерфейса служат компоненты Swing.
• Документирование исходного кода в Java осуществляется с помощью специальных документационных комментариев /** Текст комментария в формате HTML */. Также имеется ряд команд документации, начинающихся с символа @. Утилита javadoc позволяет по документационным комментариям создавать систему HTML-страниц с документацией о пакетах и классах.
• Для выдачи пользователю информационного сообщения следует использовать вызов JOptionPane.showMessageDialog(null,"Привет!","Заголовок сообщения", JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE).

Типичные ошибки:

• Очень часто встречающаяся ошибка: путают классы, объекты и объектные переменные. Но это совершенно разные сущности. Класс – это тип, то есть описание того, как устроена ячейка памяти, в которой будут располагаться поля данных объекта, и какие методы можно вызывать. Объект – это содержимое ячейки памяти объектного типа. А в переменной объектного типа содержится адрес объекта.
• Ошибочно считают, что методы хранятся в объектах.
• Пытаются обратиться к объекту с помощью ссылочной переменной, которой назначено значение null.
• Непреднамеренная потеря связи с объектом. Обычно возникает при изменении ссылки на объект внутри подпрограммы.
• При работе с радиокнопками JRadioButton или кнопками JToggleButton забывают назначить им группу ButtonGroup.

Задания

• Создать новый проект NetBeans как Java Application. Импортировать классы пакета swing. В методе main вызвать диалоговую панель JOptionPane с каким-либо сообщением. Например, "Привет всем!".
• На основе проекта с имеющимся кодом – заготовки приложения с графическим интерфейсом, создать приложение с кнопкой "OK", закрывающей приложение, и кнопкой "Нажми меня!", вызывающей при нажатии диалоговую панель с сообщением "Меня нажали".
• Переименовать пункты меню приложения , переведя их на русский язык.
• Добавить в класс приложения общедоступное числовое поле x, инициализированное неким значением, и поле y того же типа, но без инициализации. Добавить кнопку, вызывающую диалоговую панель с сообщением о значениях полей x и y.
• Создать документационные комментарии для поля x и методов – обработчиков событий нажатия на кнопки. Вызвать генерацию документации для проекта, просмотреть в ней созданные комментарии.