Java (programazio-lengoaia)

Programazio-lengoaia bat objektuetara bideratua dagoela esaten denean, programazio-metodoari eta lengoaiaren diseinuari egiten zaio erreferentzia. Horrek funtsean esan nahi duena da, datu-mota bakoitza harekin eragiteko definitu diren eragileekin lotu dela diseinu fasean; datuak eta kodea (funtzioak edo metodoak) batera datoz objektuetan[16]. Horrela, objektua "egoera" (datuak) eta "portaera" (kodea) gordetzen dituen paketea dela esan daiteke. Aldatzen dena aldatzen ez denetik bereiztea da ideia. Izan ere, datu-egitura bat aldatzeak datu-mota horrekin lan egiten duen kodea aldatzea dakar, gehienetan. Banaketa horrek software-sistema bat diseinatzeko oinarri egonkorragoa eskaintzen du. Proiektu handiak garatzean, kudeatzen errazak izatea lortu nahi da, haien kalitatea hobetuz.

Objektuetara orientatutako programazioaren beste helburu bat objektu entitate generikoen sorrerarekin software-proiektuen artean softwarea berrerabili ahal izatea da; Izan ere, software-ingeniaritzaren funtsezko premisetako bat da hori. Objektu generiko batek portaera-multzo bera izan beharko luke hainbat proiektutan, batez ere proiektu horiek neurri batean bat datozenean, erakunde handietan gertatzen den bezala. Alde horretatik, objektuak berriz erabiltzeko moduko pieza gisa ikus daitezke, hainbat proiektutan erabil daitezkeenak. Horrela, softwarearen industriak tamaina handiko proiektuak eraiki ahal izango ditu, lehendik sortuak dauden eta kalitate onekoak diren osagaiak erabiliz, garapen-denbora izugarri murriztuz.

Adibide bat jartzearren, demagun objektua "Aluminioa" dela. Datuak (dentsitatea, xaflakortasuna, etab.) eta bere "portaera" (bi pieza soldatu, etab.) definitu ondoren, "Aluminio" objektua berrerabil daiteke eraikuntzaren hainbat esparrutan: automobilen eraikuntzan, hegazkingintzan etab. Hala ere, softwarearen berrerabilpenaren ideiak bi zailtasun nagusi aurkitu izan ditu: benetan generiko diren objektuen diseinua ez da ondo ulertua izan, eta berrerabilpenerako aukeren komunikaziorako metodologia falta da. Badira arazo horri aurre egiteko laguntza eskaintzen duten komunitateak.

Java programazio-lengoaia plataformaren independentea dela esaten denean, Java lengoaian idatzitako programak edozein hardwaretan exekuta daitezkeela esan nahi du, Javaren "Write once, run anywhere"[2] axiomak dioenari jarraituz. Java-n idatzitako iturburu-kodea konpilatu ondoren, Java bytecode izeneko kode eramangarria sortzen da. Jatorrizko iturburu-kodearen eta konputagailuak ulertzen duen makina-kodearen artean dagoen kode hori Java virtual machine (JVM) makina birtualean exekutatzen da. Kontuan izan behar da, nahiz eta konpilazio-fase jakin bat egon, sortutako kode eramangarria Just In Time (JIT)[17] konpiladoreak exekuzio-fasean interpretatu eta bihurtzen duela makina-kode. Dispositibo bakoitzaren ezaugarrietara iristeko, liburutegi gehigarriak ere eskaintzen dira.

Kodearen eramangarritasuna lortzeko, hasierako inplementazioek makina birtual interpretatu bat erabiltzen zuten. Baina horrela exekutatutako programak C edo C++ lengoaietan idatzitako programak baino motelagoak ziren. Horrela irabazi zuen Javak errendimendu moteleko lengoaia izatearen ospea. JVMren azken inplementazioekin aurrekoekin baino askoz azkarrago exekutatzen dira programak, nahiz eta oraindik ere beste lengoaia batzuk baino motelagoak izaten jarraitzen duten.

Eramangarritasuna lortzea teknikoki zaila da eta Javak neurri batean eramangarri izatea lortu badu ere, haren arrakasta ez da erabatekoa izan. Egia da posible dela arkitektura desberdineko plataformetan ondo exekutatzen diren Java programak idaztea, baina erroreak izaten dira. Horrek eraginda, Sun Microsystems-en "Write once, run anywhere" eslogana ("idatzi behin, exekutatu edonon") beste "Write once, debug everywhere" ("idatzi behin, zuzendu leku guztietan") esloganarekin parodiatu izan da.

Esan beharra dago, Javaren eramangarritasunak arrakasta handia izan duela web-zerbitzarien aplikazioetan, txertatutako Java inguruneak erabiliz: Web zerbitzuetan, zerbitzarien ahalmenak hedatzen dituzten servlets-etan, JavaBeans-etan[18], Open Services Gateway initiative (OSGi)-etan oinarritutako sistema txertatuetan, etab.

Aldagaiei hasierako balio bat esleitu ohi zaie, horrela aldagaiari balioaren mota hori lotzen baitzaio.[25]

Javak ondoko oinarrizko datu-motak ezagutzen ditu:

Oinarrizko aginduak esleipena (datu_mota aldag_izena = balioa) eta datu-idazketak (System.out.println) dira.[26]

Adibidea:

//Oinarrizko esleipenaren adibidea
int Adina = 24;
//Oinarrizko datu pantailaratzearen adibidea
System.out.println(Adina);

if egiturak balio du agindu-multzo bat soilik kasu batzuetan egikaritzeko, baldintza bat betetzen denean, alegia. Kontrol-egitura hau programazio-lengoaia guztietan dago.[27]Egituraren eredua hau da:

if (baldintza) {
  baldintza hori egia bada gauzatuko diren aginduak
} else {
  baldintza hori gezurra bada gauzatuko diren aginduak
}

Adibidea:

if (i > 0) {
   System.out.println("i aldagaiaren balioa 0 baino handiagoa da");
} else {
   System.out.println("i aldagaiaren balioa ez da 0 baino handiagoa");
}

Baldintza espresio boolear baten bidez adierazten da. Baldintza betetzen bada, segidan duen agindu multzoa egikarituko da. Baldintza bete ezean, else adarra baldin badago adar horri dagokion agindu-multzoa egikarituko da. Ez badago else adarra, berriz, egitura honetan ez da ezer egingo. Hautazkoa da else adarra idaztea. if egiturak konplexuagoak egin daitezke else if erabiliz[27]:

if (baldintza 1) {
   baldintza 1 egia bada gauzatuko diren aginduak
} else if (baldintza 2) {
   baldintza 1 gezurra bada eta baldintza 2 egia bada gauzatuko diren aginduak 
} else {
  bi baldintzak gezurra badira gauzatuko diren aginduak
}

Adibidea:

if (i > 0) {
   System.out.println("i aldagaiaren balioa 0 baino handiagoa da");
} else if (i < 0) {
   System.out.println("i aldagaiaren balioa 0 baino txikiagoa da");
} else {
   System.out.println("i aldagaiaren balioa 0 da");
}

Egitura errepikakor orokorrena da while. Honela erabiltzen da[28]:

while (baldintza) {
   agindua 1;
   agindua 2;
   ...
   agindua n;
 }

Adibidea:

int Karratua200BainoHandiagoa = 0;

while (Karratua200BainoHandiagoa * Karratua200BainoHandiagoa < 200) {
  Karratua200BainoHandiagoa = Karratua200BainoHandiagoa + 1;
}

while loop kontrol-egituraren antzekoa da baina honetan baldintza agindua exekutatu ondoren ebaluatzen da[28]:

do {
   agindua;
 } while (baldintza);

Egitura errepikakor honekin posible da zerrenda eta datu-egitura batzuetan (zerrendak, bektoreak edo matrizeak, batez ere) elementu bakoitzerako agindu batzuk errepikatzea. Honela idazten da[28]:

for (baldintza) {
    agindua;
}

Adibidea:

for (int i = 0; i < 100; i++) {
  System.out.println(i + "\t" + i * i);
}

foreach kontrol-egiturak multzo bateko elementu guztietatik banan-banan iteratzea ahalbidetzen du adierazitako datu-mota mantentzen den bitartean[28]:

for (elementu_mota elementua: multzoa) agindua;

Adibidea:

String[] egunak = {"Astelehena", "Asteartea", "Asteazkena", "Osteguna", "Ostirala", "Larunbata", "Igandea"};

for (String eguna : egunak) {
  System.out.println(eguna);
}

Funtzioek, agindu multzo bat exekutatu eta emaitza bat itzultzen dute. Oso erabilgarriak dira algoritmo zailak ebaztean, gure problema azpiproblema sinpleagotan banatzea eta azpiproblema bakoitza bere aldetik ebaztea ahalbidetzen dutelako. Emaitza, sarrera-parametroen araberakoa izan daiteke, eta honela eraikitzen da[29]:

 emaitza_mota funtzioaren_izena (parametro_mota parametro_izena, ... ) {
   agindua 1;
   agindua 2;
   ...
   agindua n;
}

Adibide honek azalpen txiki bat behar du.

• Javan dena klase baten barruan dago, programa autonomoak barne.
• Iturburu-kodea artxiboetan gordetzen da Artxibo horiek, barruan duten klasearen izen bera eta ".java" luzapena dute.
• Konpiladoreak klase-fitxategi bat sortzen du (".class" luzapenarekin) iturri-fitxategian definitutako klase bakoitzeko.
• Modu independente eta autonomoan gauzatzen diren programek ”main()” metodoa izan behar dute.
• ”void” hitz erreserbatuak, main metodoak ez duela ezer itzultzen adierazten du .
• Main metodoak, String motako objektuen array bat onartu behar du. Adostasunez, ”args” gisa aipatzen da, baina beste edozein identifikatzaile erabil daiteke.
• ”static” hitz erreserbatuak, metodoa klase-metodo bat dela adierazten du, klaseari lotua, haren instantzia bati lotua egon beharrean. Main metodoa, estatikoa edo "klasekoa" izan behar da.
• public hitz erreserbatuak, metodo bat beste klase batzuetatik deitua izan daitekeela esan nahi du, edo klasea, klase horren hierarkiatik kanpoko beste klase batzuek erabil dezaketeela. Beste sarbide mota batzuk ”private” edo ”protected” dira.
• Inprimatzeko baliagarritasuna (pantailan, adibidez) Javaren liburutegi estandarraren parte da: ''System'' klaseak ''out'' izeneko eremu publiko estatikoa definitzen du. Out objektua ''PrintStream'' ren instantzia bat da, pantailan datuak iraultzeko ''println (String) '' metodoa eskaintzen duena (irteera estandarra).
• Aplikazio autonomoak, Javaren exekuzio-inguruneari erabili beharreko klasearen izena emanez gauzatzen dira. Adibidez, java –cp . Kaixo formako komando lerro batek (Unixen edo Windowsen) adibideko programa exekutatuko du (aldez aurretik konpilatuta eta "Kaixo.class" sortuta). [30]

Kaixo mundua -ren adibideak:

public class KaixoMundua {
    public static void main(String[] args) { 
        System.out.println("Kaixo, mundua!"); 
    } 
}

public class KaixoMundua {
     public static void main(String[] args) {
          System.out.print("Kaixo,");
          System.out.print(" mundua!");
     }
}

Adierazpenak elementu edo token segida bat dira, literalekin ere bai, emaitza bat kalkulatzeko ebaluatu behar direnak. Tokenak programetako elementu txikienak dira, konpilatzailearentzat ulergarriak direnak. Javan tokenak bost kategoriatan banatzen dira:

Identifikatzaileak: Javaren kodean aldagai, mota, pakete, metodo eta konstanteei esleitutako izenei ematen zaizkien irudikapenak dira, konpiladoreak identifika ditzan eta programatzaileak uler ditzan. Javan, identifikatzaileek letra larriak edo xeheeak bereiz ditzakete, case sensitive delako; beraz, "Nirealdagaia" izena duen aldagaia ez da "nirealdagaia" ren berdina, Javak aldagai desberdin gisa identifikatzen baititu. Zenbakiak ere erabil daitezke, edo "_" zeinua, identifikatzaile bat esleitzeko.

Gako-hitzak: Javak kodean eta konpiladorean helburu espezifiko bat betetzeko erreserbatutako identifikatzaileak dira, modu mugatuan eta kasu espezifikoetan erabiltzen direnak. Javak erabiltzen dituen hitz gakoak honako hauek dira:

Letra lodiz dauden hitzak, gaur egungo Javaren bertsioan erabiltzen ez badira ere, hitz gakoak dira, hurrengo bertsioetan txertatu nahi direnak.[33]

Literalak eta konstanteak: Literalak, aldagai bati balioak esleitzeko elementuak dira, hau da, aldagai batek har dezakeen balioa (zenbakizkoa izan daitekeen balio konstante bat ere bada). Konstanteak, balio finkoa duten aldagaiak dira, kodean zehar alda ezin daitezkeenak; final eta static aldatzaileen bidez deklaratzen dira.

final static double pi= 3.1416;

Operadoreak: Identifikatzaile edo konstante bati buruz objektu edo datu bati aplikatzen zaion ebaluazio bat adierazten digutenak dira. Operadoreen adibide batzuk batuketa, kenketa edo biderketa izan daitezke.

Bereizgailuak: Javako konpiladoreari kodeko elementuen kokapena adierazteko erabiltzen dira. Javak onartzen dituen bereizgailuak hauek dira: { },:;

Javako konpiladoreak iruzkinak ere identifikatzen eta ezabatzen ditu, baita espazio hutsak eta tabulaziokoak ere, eta, beraz, ez dira token baten zatitzat hartzen.

Adierazpenak aldagaien, operadoreen eta metodoen konbinazioa izan daitezke. Adierazpenak kalkuluak egiteko, aldagaiei balioak esleitzeko edo programaren fluxua kontrolatzeko erabiltzen dira.

Javaren adierazpenak dira, eragiketa bat egin ondoren emaitza bat itzultzen dutenak. Operadore batek maneiatzen duen operadore kopuruaren arabera, bi motatakoa izan daiteke: unarioa edo bitarra.

Operadore unarioak balio bat itzultzeko operadore bakarra behar dutenak dira.

Operadore bitarrak balio bat itzultzeko bi operadore edo gehiago behar dituztenak dira.

Adibidea:[34]

public class Operadoreak {
  public static void nagusia(String[] args) {
    int x = 5;
    System.out.println("x = " + x);
    System.out.println();
   
    System.out.println("--- Gehiketa ---");
    x = 5;
    System.out.println("x + 2 = " + (x + 2));
    System.out.println("x = " + x);
    System.out.println();
   
    System.out.println("--- Kenketa ---");
    x = 5;
    System.out.println("x - 4 = " + (x - 4));
    System.out.println("x = " + x);
    System.out.println();
   
    System.out.println("--- Biderketa ---");
    x = 5;
    System.out.println("x * 3 = " + (x * 3));
    System.out.println("x = " + x);
    System.out.println();
   
    System.out.println("--- Osokoen Zatiketa ---");
    x = 5;
    System.out.println("x / 2 = " + (x / 2));
    System.out.println("x = " + x);
    System.out.println();
   
    System.out.println("--- Modulua ---");
    x = 5;
    System.out.println("x % 2 = " + (x % 2));
    System.out.println("x = " + x);
    System.out.println();
   
    System.out.println("--- Batez inkremetatua ---");
    x = 5;
    System.out.println("++x   = " + (++x  ));
    System.out.println("x = " + x);
    System.out.println();
   
    System.out.println("--- Batez dekrementatua  ---");
    x = 5;
    System.out.println("--x   = " + (--x  ));
    System.out.println("x = " + x);
    System.out.println();
   
    System.out.println("--- Batez postinkremetatua ---");
    x = 5;
    System.out.println("x++   = " + (x++  ));
    System.out.println("x = " + x);
    System.out.println();
   
    System.out.println("--- Batez postdekrementatua ---");
    x = 5;
    System.out.println("x--   = " + (x--  ));
    System.out.println("x = " + x);
    System.out.println();
  }
}

BIT mailako operadoreak ~ 1-ari osagarriak digituak inbertitzen ditu, 0tik 1era eta 1etik 0ra aldatuz. Adibide bat izan daiteke:

  11001011
~ 11001011 emaitza 00110100

Ikus daitekeenez, balioak 0tik 1era eta 1etik 0ra aldatzen dira. & AND bit-mailan, AND eragiketa egiten du bit-zenbaki biren artean. Eragiketa horretan, bi bitak 1 baldin badira, emaitza 1 izango da; bestela 0 izango da. Adibide bat izan daiteke:

 egoera
   01001101
 & 10011011 
______________ 
   00001001

| OR bit-mailan, OR eragiketa bat egiten du. Eragiketa horretan, bi bitetako bat 1 bada, emaitza 1 izango da. Adibide bat izan daiteke:

   11001101
 | 01011101
______________
   11011101

^ XOR bit-mailan, XOR eragiketa egiten du. Eragiketa horretan, bi zenbakiak berdinak badira, emaitza 0 izango da; bestela, 1 izango da. Adibide bat izan daiteke:

  00101001
^ 01101101
______________
  01000100

< < Desplazamendua ezkerrera, operadore horrek bitak n posizio mugitzen ditu ezkerrera. Adibidez, n=1 izanda:

01101110
01101110 << 1 = 11011100

Desplazamenduan ikus daitekenez, 0 digitu bat txertatzen da eskuinetara.[35]

Operadoreak adierazpenen zati nagusi bat dira, eta erabilera mota eta modua funtsezkoa da programatzeko orduan, baina horiek erabiltzeko arau batzuk hartu behar dira kontuan, operadoreen lehentasuna, esaterako.

Operadoreak beren lehentasunaren arabera exekutatzen dira: lehentasun handiagoa badute, lehentasun txikiagoko operadoreak baino lehenago ebaluatuko dira; kasualitatez lehentasun-maila bereko operadoreak aurkezten badira, horiek eskuinetik ezkerrera ebaluatuko dira; eta operadore bitarrak badira (esleipen-operadoreak izan ezik), ezkerretik eskuinera ebaluatuko dira. Hala ere, "()" parentesien bidez, Javari adieraz dakioke zein operadore ebaluatu behar duen lehendabizi, bere lehentasuna kontuan izan gabe; horrela, Javaren konpiladoreak, lehenik parentesien barruan dauden eragiketak gauzatu behar dituela interpretatzen du, eta gero gainerako operadoreekin jarraitu.[36]

Taula honetan Javan erabilitako operadoreak sailkatzen dira haien lehentasun-mailaren arabera, maila altuena goian kokatua egonik:

Javako operadoreen lehentasunaren adibide bat honako hau izan daiteke: kode bat dugu, eragiketa aritmetiko batzuk egiteaz arduratuko dena:

int zenbakia1 = 3;
int zenbakia2 = 4;
int emaitza;
emaitza = zenbakia1 + zenbakia2 * 3;
System.out.println (emaitza); //Honek pantailaratuko du 15 zenbakia.

Operadoreen lehentasunaren arabera, "*" biderketak, "+" batuketak baino lehentasun handiagoa du; beraz, lehenik biderkatzea gauzatzen da eta gero batuketa egiten da.[36]

int zenbakia1 = 3;
int zenbakia2 = 4;
int emaitza;
emaitza = (zenbakia1 + zenbakia2) * 3;
System.out.println (emaitza); //Honek 21 zenbakia pantailaratuko du.

Kasu horretan, emaitza aldatu egiten da; izan ere, lehenik, parentesiaren barruan dauden parametroak ebaluatzen dira, eta ondoren gainerakoak. Javak garapenerako ematen duen gomendioetako bat 3 operadore baino gehiagoko eragiketetan parentesiak erabiltzea da; horrela, kodea irakurtzea errazagoa egiten da eta akatsak saihesten dira konpilatzeko unean.[36]

Sententziak, egiten diren ekintza sekuentzia baten irudikapena dira. Javako sententziak, esleipen-sententziak, baldintzazko-sententziak, begizta-sententziak eta jauzi-sententziak izan daitezke, eta oro har, instantzia batek eta operadore batek osatzen dituzte. Sententzia bat amaitu dela eta hurrengoarekin jarrai dezakeela adierazten duen adierazlea puntu eta koma (;) zeinua da. Adibide bat esleipen-sententzia da, aldagai bateko instantzia batek, esleipen-zeinuak eta esamolde batek osatzen dutena. Hona hemen adibide bat:

int aldagaia = 12+2;

Esleipen-sententzietan, balio bat esleitzen zaio aldagai edo konstante bati. Baldintzazko-sententziak, programaren exekuzio-fluxua definitzeko baldintza bat adierazten dutenak dira; besteak beste, if-else eta switch ditugu. Begizta-sententziek ekintza bat egiten dute denbora jakin batez, edo baldintza bat bete arte; horien artean ditugu while, do-while, eta for. Jauzi-sententziek konpilatzailea  programako puntu zehatz batera edo hurrengo sententziara eramaten dute konpilatzailea; besteak beste, break, continue eta return ditugu.[37]

• Javaren webgune ofiziala garatzaileentzat.
• Javaren espezifikazioak. (The Java Language Specification, Hirugarren edizioa)
• Sun-en tutoriala Java programazio lengoaiari buruz.
• Javaren liburu ofizial txuria.

• Thinking in Java Egilea: Bruce Eckel
• Introduction to Computer Science using Java Egilea: Bradley Kjell
• Java Course Egilea: A.B. Downey
• Computer books

• Softpanorama Java Critique Page: Java vs Scripting Languages Egilea: Nikolai Bezroukov
• How Java’s Floating-Point Hurts Everyone Everywhere Egilea: W. Kahan und Joseph D. Darcy