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Java desde Cero

Con ésta comienzo una serie de notas sobre Java, especialmente para aquellos que quieren comenzar a conocerlo y usarlo. Esto se originó en un interés que surgió en algunos de los suscriptores del mailing list de desarrolladores de web, y que pongo a disposición también del de webmasters.

Seguramente muchos de ustedes sabrán mucho más sobre Java que yo, y les agradeceré todo tipo de comentarios o correcciones.

La idea es dar una guía ordenada para el estudio de este lenguaje, muy poderoso y de gran coherencia, aunque todavía adolece de algunas limitaciones que seguramente se irán superando con el tiempo.

Qué es Java

Java es un lenguaje originalmente desarrollado por un grupo de ingenieros de Sun, utilizado por Netscape posteriormente como base para Javascript. Si bien su uso se destaca en el Web, sirve para crear todo tipo de aplicaciones (locales, intranet o internet).

Java es un lenguaje:

de objetos
independiente de la plataforma

Algunas características notables:

robusto
gestiona la memoria automáticamente
no permite el uso de técnicas de programación inadecuadas
multithreading
cliente-servidor
mecanismos de seguridad incorporados
herramientas de documentación incorporadas

Lenguaje de Objetos

Por qué puse "de" objetos y no "orientado a" objetos? Para destacar que, al contrario de otros lenguajes como C++, no es un lenguaje modificado para poder trabajar con objetos sino que es un lenguaje creado para trabajar con objetos desde cero. De hecho, TODO lo que hay en Java son objetos.

Qué es un objeto?

Bueno, se puede decir que todo puede verse como un objeto. Pero seamos más claros. Un objeto, desde nuestro punto de vista, puede verse como una pieza de software que cumple con ciertas características:

encapsulamiento
herencia

Encapsulamiento significa que el objeto es auto-contenido, o sea que la misma definición del objeto incluye tanto los datos que éste usa (atributos) como los procedimientos (métodos) que actúan sobre los mismos.

Cuando se utiliza programación orientada a objetos, se definen clases (que definen objetos genéricos) y la forma en que los objetos interactúan entre ellos, a través de mensajes. Al crear un objeto de una clase dada, se dice que se crea una instancia de la clase, o un objeto propiamente dicho. Por ejemplo, una clase podría ser "autos", y un auto dado es una instancia de la clase.

La ventaja de esto es que como no hay programas que actúen modificando al objeto, éste se mantiene en cierto modo independiente del resto de la aplicación. Si es necesario modificar el objeto (por ejemplo, para darle más capacidades), esto se puede hacer sin tocar el resto de la aplicación… lo que ahorra mucho tiempo de desarrollo y debugging! En Java, inclusive, ni siquiera existen las variables globales! (Aunque parezca difícil de aceptar, esto es una gran ventaja desde el punto de vista del desarrollo).

En cuanto a la herencia, simplemente significa que se pueden crear nuevas clases que hereden de otras preexistentes; esto simplifica la programación, porque las clases hijas incorporan automáticamente los métodos de las madres. Por ejemplo, nuestra clase "auto" podría heredar de otra más general, "vehículo", y simplemente redefinir los métodos para el caso particular de los automóviles… lo que significa que, con una buena biblioteca de clases, se puede reutilizar mucho código inclusive sin saber lo que tiene adentro.

Un ejemplo simple

Para ir teniendo una idea, vamos a poner un ejemplo de una clase Java:

public class Muestra extends Frame {
// atributos de la clase
Button si;
Button no;
// métodos de la clase:
public Muestra () {
Label comentario = new Label("Presione un botón", Label.CENTER);
si = new Button("Sí");
no = new Button("No");
add("North", comentario);
add("East", si);
add("West", no);
}
}

Esta clase no está muy completa así, pero da una idea… Es una clase heredera de la clase Frame (un tipo de ventana) que tiene un par de botones y un texto. Contiene dos atributos ("si" y "no"), que son dos objetos del tipo Button, y un único método llamado Muestra (igual que la clase, por lo que es lo que se llama un constructor).

Independiente de la plataforma

Esto es casi del todo cierto…

En realidad, Java podría hacerse correr hasta sobre una Commodore 64! La realidad es que para utilizarlo en todo su potencial, requiere un sistema operativo multithreading (como Unix, Windows95, OS/2…).

Cómo es esto? Porque en realidad Java es un lenguaje interpretado… al menos en principio.

Al compilar un programa Java, lo que se genera es un seudocódigo definido por Sun, para una máquina genérica. Luego, al correr sobre una máquina dada, el software de ejecución Java simplemente interpreta las instrucciones, emulando a dicha máquina genérica. Por supuesto esto no es muy eficiente, por lo que tanto Netscape como Hotjava o Explorer, al ejecutar el código por primera vez, lo van compilando (mediante un JIT: Just In Time compiler), de modo que al crear por ejemplo la segunda instancia de un objeto el código ya esté compilado específicamente para la máquina huésped.

Además, Sun e Intel se han puesto de acuerdo para desarrollar procesadores que trabajen directamente en Java, con lo que planean hacer máquinas muy baratas que puedan conectarse a la red y ejecutar aplicaciones Java cliente-servidor a muy bajo costo.

El lenguaje de dicha máquina genérica es público, y si uno quisiera hacer un intérprete Java para una Commodore sólo tendría que implementarlo y pedirle a Sun la aprobación (para que verifique que cumple con los requisitos de Java en cuanto a cómo interpreta cada instrucción, la seguridad, etc.)

Algunas características…

Entre las características que nombramos nos referimos a la robustez. Justamente por la forma en que está diseñado, Java no permite el manejo directo del hardware ni de la memoria (inclusive no permite modificar valores de punteros, por ejemplo); de modo que se puede decir que es virtualmente imposible colgar un programa Java. El intérprete siempre tiene el control.

Inclusive el compilador es suficientemente inteligente como para no permitir un montón de cosas que podrían traer problemas, como usar variables sin inicializarlas, modificar valores de punteros directamente, acceder a métodos o variables en forma incorrecta, utilizar herencia múltiple, etc.

Además, Java implementa mecanismos de seguridad que limitan el acceso a recursos de las máquinas donde se ejecuta, especialmente en el caso de los Applets (que son aplicaciones que se cargan desde un servidor y se ejecutan en el cliente).

También está diseñado específicamente para trabajar sobre una red, de modo que incorpora objetos que permiten acceder a archivos en forma remota (via URL por ejemplo).

Además, con el JDK (Java Development Kit) vienen incorporadas muchas herramientas, entre ellas un generador automático de documentación que, con un poco de atención al poner los comentarios en las clases, crea inclusive toda la documentación de las mismas en formato HTML!

El Java Development Kit

Todo lo que puedan pedir para desarrollar aplicaciones en Java está en:

http://java.sun.com/aboutJava/index.html

En particular, deberían bajarse el JDK y el API Documentation de:

http://java.sun.com/java.sun.com/products/JDK/1.0.2/index.html

(También les puede interesar en particular el Tool Documentation y alguno de los otros paquetes de la página)

Nota: en este site también hay un tutorial de Java, aunque es un poco difícil de seguir para el principiante.

El JDK (versión 1.0.2) está disponible para SPARC/Solaris, x86/Solaris, MS-Windows 95/NT, y MacOS. También está disponible el fuente para el que quiera adaptarlo para otro sistema operativo, y he leído por ahí que hay una versión dando vueltas para Linux y HP-UX.

Básicamente, el JDK consiste de:

el compilador Java, javac
el intérprete Java, java
un visualizador de applets, appletviewer
el debugger Java, jdb (que para trabajar necesita conectarse al server de Sun)
el generador de documentación, javadoc

También se puede bajar del mismo site un browser que soporta Java (y de hecho está escrito totalmente en Java), el Hotjava.

Para instalarlo simplemente hay que descompactar el archivo (sugiero que creen un directorio java para eso), pero tengan en cuenta NO DESCOMPRIMIR el archivo classes.zip!

Importante para los usuarios de Windows95: todas estas aplicaciones deben ejecutarse desde una ventana DOS. En particular, utilizan nombres largos y distinguen mayúsculas de minúsculas, así que tengan en cuenta esto que es fuente de muchos errores.

Una cosa muy importante: para que todo ande bien aceitado, agreguen:

el directorio de los programas en el path (ej: c:\java\bin)
las variables de entorno:
CLASSPATH=.;C:\java\lib\classes.zip
HOMEDRIVE=C:
HOMEPATH=\
HOME=C:\

con los valores adecuados a su entorno.

Noten que en CLASSPATH agregué el directorio actual (.), para poder compilar y ejecutar desde cualquier directorio.

Empecemos de una vez!

Bueno, suponiendo que hayan instalado todo, y antes de comenzar a programar en Java, una pequeña aclaración :

En realidad se puede decir que hay tres Javas por ahí:

Javascript: es una versión de Java directamente interpretada, que se incluye como parte de una página HTML, lo que lo hace muy fácil y cómodo para aplicaciones muy pequeñas, pero que en realidad tiene muchas limitaciones:
no soporta clases ni herencia
no se precompila
no es obligatorio declarar las variables
verifica las referencias en tiempo de ejecución
no tiene protección del código, ya que se baja en ascii
no todos los browsers lo soportan completamente; Explorer, por ejemplo, no soporta las últimas adiciones de Netscape, como las imágenes animadas.
Java standalone: programas Java que se ejecutan directamente mediante el intérprete java.
Applets: programas Java que corren bajo el entorno de un browser (o del appletviewer)

En sí los dos últimos son el mismo lenguaje, pero cambia un poco la forma en que se implementa el objeto principal (la aplicación). Vamos a ver cómo crear las aplicaciones para que, sin cambios, se puedan ejecutar casi igual en forma standalone o como applet (en realidad hay cosas que los applets no pueden hacer, como acceder a archivos sin autorización).

Javascript

No vamos a detenernos mucho en Javascript, por las limitaciones antedichas; si les interesa podemos dedicarnos un poco a este lenguaje en el futuro. Por ahora, sólo un ejemplo sencillo:

Calculadora en Javascript:

<HTML>
<HEAD>
<SCRIPT LANGUAJE="Javascript">
  function calcula(form) {
    if (confirm("¿Está seguro?"))
       form.resultado.value = eval(form.expr.value)
    else
       alert("Vuelva a intentarlo...")
  }
</SCRIPT>
</HEAD>
<BODY>
<FORM>
  Introduzca una expresión:
  <INPUT TYPE="text" NAME="expr" SIZE=15>
  <INPUT TYPE="button" NAME="Boton" VALUE="Calcular" ONCLICK="calcula(this.form)">
  <BR>
  Resultado:
  <INPUT TYPE="text" NAME="resultado" SIZE=15>
  <BR>
</FORM>
</BODY>
</HTML>

Básicamente, el código se encuadra entre los tags <SCRIPT>…</SCRIPT>, y los parámetros se pasan al mismo mediante un form (<FORM>…</FORM>). El lenguaje utilizado es muy parecido al C++, y básicamente el código se ejecuta mediante una acción de un botón (…ONCLICK="calcula(this.form)").

Al presionar el botón, se llama a la función calcula con el parámetro this.form, que se refiere al form al que pertenece el botón.

La función asigna al valor del campo resultado del form que se le pasa como parámetro (form.resultado.value) el resultado de evaluar el valor de la expresión del campo expr de dicho form (eval(form.expr.value)).

Hay MUCHOS ejemploes de Javascript en:

http://www.c2.net/~andreww/javascript/

incluyendo decenas de calculadoras, juegos y otras yerbas!

Allí también encontrarán la documentación y un tutorial sobre Javascript.

Al fin… Java!

Bueno, no del todo…

Les dejo un ejemplo para ir probando, y en capítulo II empezamos en serio .

Una vez que bajaron el JDK, carguen del directorio demo la página example1.html con su browser-favorito-que-soporte-Java. Van a ver un lindo relojito.

Si bajan example1.html y el Clock2.class a otro server y cargan la página desde ahí… voilà! Ningún problema, usen el sistema operativo que usen, ya que el applet se ejecuta en su máquina y no en el server.

Y, si como es mi caso, disponen de un servidor en otro país, verán que esto es cierto… ya que la hora que muestra no es la del server, sino la de la máquina que carga el applet!

Nos vemos en el próximo capítulo!

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