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Apuntes de Java
Departamento de Ciencia de la Computación e Inteligencia ArtificialEscuela Politécnica SuperiorUniversidad de Alicante
4 de octubre de 2001
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Índice General
Índice General i
Prólogo iii
1 Introducción 11.1 Tipos de datos 11.2 Constantes 21.3 Variables 21.4 Comentarios 2
2 Estructuras de control 32.1 Condicionales 32.1.1 Sentencia if 32.1.2 Sentencia switch 3
2.2 Bucles 42.2.1 Sentencia while 42.2.2 Sentencia do .. while 42.2.3 Sentencia for 4
2.3 Sentencias try .. catch 5
3 Clases y Objetos 73.1 Clases 73.1.1 Métodos 83.1.2 Variables y métodos de clase 8
3.2 Control de acceso a los miembros de una clase 93.2.1 Acceso predeterminado 93.2.2 Acceso público 93.2.3 Acceso privado 93.2.4 Acceso protegido 9
3.3 Objetos 103.3.1 Asignación 103.3.2 Igualdad 10
3.4 Herencia 113.4.1 Subclases 113.4.2 Clases abstractas 12
4 Packages 134.1 Introducción 134.2 Crear un paquete 134.3 Referenciar un paquete 144.4 Los paquetes y la visibilidad de variables y métodos 14
i
ii Índice General
5 Tratamiento de errores 175.1 Excepciones y errores 175.2 Manejo de excepciones 175.2.1 Capturar excepciones 185.2.2 Lanzar excepciones 185.2.3 Generar excepciones 195.2.4 Definir nuevas excepciones 19
5.3 El requisito "capturar o lanzar" 19
6 Librerías estándar de Java 216.1 Operaciones matemáticas: java.lang.Math 216.2 Operaciones de entrada/salida: java.io 216.2.1 E/S de bytes y caracteres 216.2.2 E/S de más alto nivel 226.2.3 Entrada y salida estándar 22
7 Uso del JDK 237.1 Uso del classpath 237.2 El compilador javac 247.3 El intérprete java 24
8 Bibliografía 25
Prólogo
A ctualmente Java es el lenguaje de programación más popular en Internet. Eso no nostiene que hacer olvidar que está disponible para el desarrollo de programas de usogeneral. A pesar de que su popularidad se deba a la gran expectación que implica
cualquier cosa relacionada con Internet, no hay que olvidar sus ventajas:
• Es multiplataforma (funciona en muchas máquinas).
• Es un lenguaje orientado a objetos bastante simple.
• Permite que un programador principiante produzca programas con un interfaz de usua-rio sofisticado: botones, listas, barras de desplazamiento.
• Está integrado con la web (applets)
• Es adecuado para crear aplicaciones de bases de datos.
En el mercado hay muchas herramientas de programación Java como Forte de Sun o VisualCafé de Symantec. De todas formas, la mejor forma de introducirse en Java es a través del kitde desarrollo de Java (JDK).
iii
iv Prólogo
Capítulo 1
Introducción
1.1 Tipos de datos
Los tipos de datos son portátiles entre todas las plataformas que reconocen Java. Se clasificanen tipos primitivos y tipos referenciados.
Tipos primitivos
Hay ocho tipos que se pueden clasificar en tipos numéricos y el tipo boolean. Los tipos numé-ricos se pueden dividir en tipos enteros y tipos reales.
Se les llama tipos primitivos porque están integrados en el sistema y no son objetos, estohace que su uso sea más eficiente. De todas formas, la biblioteca de Java proporciona lasclases: Byte, Character, Short, Integer, Long, Float, Double y Boolean para encapsular cadauno de los tipos.
• Byte: datos enteros comprendidos entre -128 y +127.
• Short: datos enteros comprendidos entre -32678 y +32367.
• Int: datos enteros comprendidos entre -2147483648 y +2147483647.
• Long: datos enteros comprendidos entre -9223372036854775808 y +9223372036854775807.
• Char: se utiliza para declarar datos enteros en el rango \u0000 .. \uFFFF en Unicode(0 a 65535). Los valores de 0 a 127 se corresponden con los caracteres ASCII del mismocódigo.
• Float: datos en coma flotante de 32 bits. Para especificar que una constante es de tipofloat hay que añadir al final de su valor la letra ’f’ o ’F’.
• Double: datos en coma flotante de 64 bits. Una constante es de tipo double a no ser quese especifique lo contrario.
• Boolean: se utiliza para indicar si el resultado de la evaluación de una expresión booleanaes verdadero o falso. Los dos posibles valores son true y false.
Tipos referenciados
Hay tres categorías: clases, interfaces y arrays.
1
2 Capítulo 1. Introducción
1.2 Constantes
Hay que indicar al compilador Java el nombre de la constante y su valor. Esto se hace utilizandoel calificador final y/o el static.
final static int cte=3.14159F;
La constante puede estar definida en el cuerpo de la clase o dentro de un método. En elprimer caso la constante puede estar calificada además de con final, con static. En el segundocaso, no se puede utilizar static, la constante sólo será visible dentro del método, es local almétodo. Una constante local no puede ser declarada static.
1.3 Variables
Una variable representa un espacio de memoria para almacenar un valor de un determinadotipo. La declaración de una variable consiste en definir el nombre de la misma y asignarle untipo:
String nombre;
Cuando la variable está declarada en el cuerpo de la clase pero fuera de cualquier métodose denomina variable miembro de la clase. Caso de que esté declarada dentro de un métodoes local a dicho método.
Las variables miembro de una clase se inicializan por defecto para cada objeto que sedeclare de la misma: las variable numéricas a 0, los caracteres con el valor ’\0’ y las referenciasa otros objetos con null. Las variables locales no se inicializan por defecto con lo que hay queasignarles un valor inicial.
1.4 Comentarios
Java soporta tres tipos de comentarios:
• Comentario tradicional: empieza con los caracteres /* y finaliza con los caracteres */.Estos comentarios pueden ocupar más de una línea.
• Comentario de una sola línea: comienza con una doble barra y se extiende hasta el finalde la línea.
• Comentario de documentación: comienza con /** y termina con */. Son comentariosespeciales que javadoc utiliza para generar la documentación acerca del programa.
Capítulo 2
Estructuras decontrol
2.1 Condicionales
2.1.1 Sentencia if
Permite a un programa tomar una decisión para ejecutar una acción u otra basándose en elresultado verdadero o falso de una expresión. La sintaxis es:
if (condición)sentencia 1;
else sentencia 2;
Como consecuencia de las sentencias if anidadas aparece la sentencia else if:
if (condición 1)sentencia 1;
else if (condición 2)sentencia 2;
else if (condición 3)sentencia 3;
elsesentencia n;
2.1.2 Sentencia switch
Permite ejecutar una de varias acciones en función del valor de una expresión. Es una sentenciapara decisiones múltiples. La sintaxis es:
switch (expresión){
case expresión-constante 1:sentencia 1;
case expresión-constante 2:sentencia 2;
default:sentencia n;
}
3
4 Capítulo 2. Estructuras de control
donde expresión es una expresión de tipo char, byte, short o int.La sentencia switch evalúa la expresión entre paréntesis y compara su valor con las cons-
tantes de cada case. La ejecución de las sentencias comienza en el case cuya constante coincidecon el valor de la expresión y continúa hasta el final de la estructura switch o hasta una sen-tencia que transfiera el control fuera del bloque, por ejemplo la sentencia break.
En una sentencia switch se pueden hacer declaraciones en el bloque de cada case pero noantes del primer case.
switch (n){
case 1:System.out.println("Positivo");break;
case -1:System.out.println("Negativo");break;
default:System.out.println("Desconocido");
}
2.2 Bucles
2.2.1 Sentencia while
Ejecuta una sentencia, simple o compuesta, cero o más veces, dependiendo del valor de unaexpresión booleana. Su sintaxis es:
while (condición)sentencia;
donde condición es cualquier expresión booleana y sentencia puede ser simple o compues-ta.
2.2.2 Sentencia do .. while
Ejecuta una sentencia, simple o compuesta, una o más veces, dependiendo del valor de unaexpresión booleana. Su sintaxis es:
dosentencia;
while (condición);
2.2.3 Sentencia for
Permite ejecutar una sentencia simple o compuesta un número de veces conocido. Su sintaxises:
for (v1=e1, v2=e2;condición;progreso-condición)sentencia;
donde v1, v2, ... representan variables de control que serán iniciadas con las expresio-nes e1, e2, ...
2.3. Sentencias try .. catch 5
2.3 Sentencias try .. catch
Cuando durante la ejecución de un programa ocurre un error, Java lanza una excepción quevisualiza un mensaje acerca de lo ocurrido y detiene la ejecución. Si no queremos que sedetenga la ejecución podemos utilizar un try para alertar a la aplicación acerca del código quepuede lanzar una excepción y emplear catch para capturar y manejar la excepción.
try{
bloque de código que puede causar una excepción;}catch(Exception e){
bloque de código para manejar la excepción ;}
6 Capítulo 2. Estructuras de control
Capítulo 3
Clases y Objetos
3.1 Clases
Una clase es un tipo definido por el usuario que describe los atributos y los métodos de losobjetos que se crearán a partir de ella. El estado del objeto viene determinado por los atributosy los métodos son las operaciones que definen su comportamiento. Dentro de los métodos seencuentran los constructores que permiten crear un objeto y los destructores que permitendestruirlo. Los atributos y los métodos se denominan en general miembros de la clase.
La definición de una clase consta de dos partes: el nombre de la clase precedido por lapalabra reservada class y el cuerpo de la clase entre llaves:
class nombre-clase{
cuerpo de la clase}
Dentro del cuerpo de la clase podemos encontrar atributos y métodos.Ejemplo:
class Circunferencia{
private double x,y, radio;public Circunferencia(){}public Circunferencia(double cx, double cy, double r){
x=cx; y=cy; radio=r;}public void ponRadio(double r){
radio=r;}public double longitud(){
return 2*Math.PI*radio;}
}
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8 Capítulo 3. Clases y Objetos
En este ejemplo se define la clase Circunferencia, puede ser usada dentro de una programade la misma manera que cualquier otro tipo. Un objeto de esta clase tiene tres atributos(coordenadas del centro y valor del radio), dos constructores y un método. Los constructoresse distinguen fácilmente porque tienen el mismo nombre que la clase.
Los atributos se declaran de la misma manera que cualquier variable. En una clase, cadaatributo debe tener un nombre único.
Siguiendo las recomendaciones de la programación orientada a objetos, cada clase se debeimplementar en un fichero .java, de esta manera es más sencillo modificar la clase.
Una aplicación es un programa Java que consiste de una o más clases. Una de las clasestiene que ser una clase aplicación (clase que incluye el método main). La definición del métodomain es la siguiente:
public static void main(String[] args){
cuerpo del método}
El método main es público, estático, no devuelve nada y tiene un argumento de tipo Stringque almacena los argumentos pasados en la línea de órdenes cuando se invoca a la aplicaciónpara su ejecución.
Cuando se compile el fichero que contiene la aplicación, el compilador Java genera unfichero .class por cada una de las clases que la componen. Cada fichero generado tiene elmismo nombre que la clase que lo contiene.
3.1.1 Métodos
Los métodos forman lo que se denomina interfaz de los objetos, definen las operaciones quese pueden realizar con los atributos. Desde el punto de vista de la Programación Orientada aObjetos, el conjunto de métodos se corresponde con el conjunto de mensajes que los objetosde una clase pueden responder.
Los métodos permiten al programador modularizar sus programas. Todas las variablesdeclaradas en las definiciones de métodos son variables locales: sólo se conocen en el métodoque las define. Casi todos los métodos tienen una lista de parámetros que permiten comunicarinformación. La definición de un método indica el tipo de datos del resultado que devuelvepublic double longitud(). Para métodos que no devuelven nada se utiliza la palabra re-servada void.
3.1.2 Variables y métodos de clase
Cada objeto de una clase tiene su propia copia de todas las variables de la clase. En ciertos ca-sos, resulta adecuado tener una sola copia de una variable en concreto para que sea compartidapor todos los objetos de esa clase. Para ello se utilizan las variables de tipo static.
Para acceder a un miembro static hay que anteponer el nombre de la clase y el operadorde punto al nombre del miembro de la clase. Los miembros static de una clase son accesiblesaunque no existan objetos creados de esa clase. Es por ello que el método main es static: sele llama sin necesidad de que haya un objeto ya creado de la clase que lo contiene.
class Cuadrado{
static int anchoLinea=2;
3.2. Control de acceso a los miembros de una clase 9
static void ponAnchoLinea(int ancho){anchoLinea=ancho;}
}...Cuadrado.ponAnchoLinea(4);
Aunque los miembros estáticos son accesibles a través de un objeto de la clase (de laforma habitual, nombreObjeto.miembro) se considera más adecuado acceder a ellos medianteel nombre de la clase. Un ejemplo clásico es la constante Math.PI.
3.2 Control de acceso a los miembros de una clase
El concepto de clase hace referencia a la idea de la ocultación de datos. El usuario de unaclase generalmente no tiene acceso a los atributos de esa clase directamente sino que hay quehacerlo a través de los métodos públicos de la clase (métodos de acceso).
Para controlar el acceso, Java proporciona una serie de palabras reservadas que indican eltipo de acceso permitido.
3.2.1 Acceso predeterminado
Cuando no se especifica ningún modificador para indicar el tipo de acceso, un miembro de laclase puede ser accedido por cualquier clase perteneciente al mismo paquete. Ninguna otraclase fuera de este paquete puede tener acceso a estos miembros.
Con este tipo de control de acceso no se tiene mucho efecto sobre cómo va a ser utilizadanuestra clase por otras clases. Para evitar esto habrá que utilizar los modificadores de acceso.
3.2.2 Acceso público
Unmiembro declarado public (público) está accesible para cualquier clase que quiera utilizarlo.Los atributos static de una clase generalmente se declaran como públicos. Un ejemplo es elatributo PI de la clase Math (public static final double PI).
3.2.3 Acceso privado
Un miembro declarado private sólo es accesible por los métodos de su propia clase.
3.2.4 Acceso protegido
Unmiembro declarado protected se comporta igual que unmiembro privado para los métodosde las otras clases excepto para losmétodos de las clases delmismo paquete o de sus subclases,para las que se comporta como un miembro público.
10 Capítulo 3. Clases y Objetos
3.3 Objetos
Un objeto consta de una estructura interna (los atributos) y de una interfaz que permite accedery manipular dicha estructura (los métodos). Para construir un objeto de una clase cualquierahay que llamar a un método de iniciación, el constructor. Para ello se utiliza el operador new.
Circunferencia circ = new Circunferencia();
La función del constructor es iniciar nuevos objetos de su clase. Cuando se crea un objeto,Java hace lo siguiente:
• Asignar memoria al objeto por medio del operador new.
• Iniciar los atributos de ese objeto, sus valores iniciales o los valores predeterminados porel sistema: los atributos numéricos a cero, los alfanuméricos a nulos y las referencias aobjetos a null.
• Llamar al constructor de la clase.
Si no hay suficiente memoria para ubicar el objeto, el operador new lanza una excepciónOutOfMemoryError. Para acceder desde un método de una clase a un miembro de un objetode otra clase diferente se utiliza la sintaxis: objeto.miembro. Cuando el miembro accedido esun método se entiende que el objeto ha recibido un mensaje, el especificado por el nombredel método y responde ejecutando ese método.Los objetos se destruyen con un recolector debasura, de eso se ocupa Java.
3.3.1 Asignación
Analicemos el siguiente ejemplo:
Circunferencia c1 = new Circunferencia(0,0,15);Circunferencia c2 = c1;c1.ponRadio(25);System.out.println(c2.radio);
Una vez el objeto está creado, tenemos una referencia a ese objeto, la variable c1 apuntaa un objeto de la clase Circunferencia. Debido a la asignación, la variable c2 apunta al mismoobjeto. Después modificamos el valor del radio del objeto Circunferencia apuntado por c1.Por último, el valor que se visualiza es 25 (System.out.println(c2.radio)).
3.3.2 Igualdad
Creamos dos objetos iguales (con los mismos valores de sus variables miembro), al preguntarsi las variables que apuntan a esos objetos son iguales nos devolverá false.
Circunferencia c1 = new Circunferencia(0,0,15);Circunferencia c2 = new Circunferencia(0,0,15);if (c1==c2)
3.4. Herencia 11
3.4 Herencia
La herencia es la manera más sencilla de especificar una forma de acceder a una clase yaexistente. También sirve para definir una nueva clase que añada nuevas características a unaclase ya definida. Esta nueva clase se denomina subclase o clase derivada y la clase ya existentesuperclase o clase base.
Con la herencia todas las clases están clasificadas según una jerarquía. Cada clase tiene susuperclase y además puede tener una o más subclases. Se dice que las clases que están en laparte inferior de la jerarquía heredan de las clases que están en la parte superior.
La claseObject es la clase raíz de la jerarquía de clases de Java: es una clase que sólo definelos atributos y el comportamiento comunes a todas las clases.
3.4.1 Subclases
Cuando queremos definir una clase que tenga las mismas capacidades que otra pero añadiendoalgunas características lo hacemos definiendo una subclase. Para ello utilizamos la palabraclave extends. Si no se especifica la claúsula extends con el nombre de la superclase se entiendeque la superclase es la clase Object.
public class CuentaCredito extends Cuenta{
// Cuentacredito hereda los miembros de Cuenta}
Java sólo permite la herencia simple, no permite que una clase herede de dos o más clases.Una subclase hereda todos los miembros de su superclase, excepto los constructores. De
todas formas eso no quiere decir que tenga acceso directo a todos los miembros (depende decómo se haya definido el control de acceso de su superclase).
Atributos con el mismo nombre
Es posible definir en la subclase un atributo con el mismo que en la superclase. Para distinguira que atributo nos referimos, utilizamos las claúsulas super y this.
class ClaseBase{
public int valor = 1;}
class ClaseDerivada extends ClaseBase{
int valor = 5;public int metodoA(){
return 200 + super.valor; \* atributo valor de la superclase *\}public int metodoB(){
return this.valor; \* atributo valor de la subclase *\}
12 Capítulo 3. Clases y Objetos
}
Redefinir métodos de la superclase
Cuando se invoca a un método en respuesta a un mensaje recibido por un objeto, Java buscasu definición en la clase del objeto. La definición del método que allí se encuentra puedepertenecer a la propia clase o puede haber sido heredada de alguna de sus superclases. Si Javano encuentra la definición, sigue buscando hacia arriba en la jerarquía de clases hasta que laencuentre.
Hay ocasiones en las que deseamos que un objeto de una subclase responda al mismo mé-todo heredado de la superclase pero con un comportamiento diferente. Eso implica redefiniren la subclase el método heredado de la superclase.
Redefinir un método implica volver a escribirlo en la subclase con el mismo nombre, lamisma lista de parámetros y el mismo tipo del valor retornado que tenía en la superclase.Cuando en una subclase se redefine un método de una superclase, se oculta el método de lasuperclase. Si el método se redefine en la subclase con distinto tipo o número de parámetros,el método de la superclase no se oculta, se comporta como una sobrecarga de ese método.
Para acceder a un método de la superclase que ha sido redefinido en la subclase se utilizala palabra reservada super.
3.4.2 Clases abstractas
Cuando se diseña una clase para ser genérica, lo más probable es que no necesitemos crearobjetos de ella; lo que interesa es proporcionar los atributos y comportamientos que seráncompartidos por todas sus subclases. Una clase con estas características se denomina claseabstracta y se define con el calificativo abstract
public abstract class Entidad {// Cuerpo de la clase
}
Una clase abstracta puede contener el mismo tipo de miembros que una clase que no lo seay además puede contener métodos abstractos.
Si un método heredado por una subclase es abstracto, es obligatorio redefinirlo, de lo con-trario la subclase también debería ser declarada abstracta.
Capítulo 4
Packages
Los paquetes (packages) de Java desempeñan un papel equivalente al de las librerías de otroslenguajes. De hecho, las librerías estándar que incorpora el JDK están definidas como packa-ges. Aquí veremos para qué sirve un package, cómo se crea y cómo se referencian las clasesdefinidas en él.
4.1 Introducción
Los packages de Java tienen básicamente tres utilidades:
1. Organizar y agrupar clases relacionadas entre sí.
2. Evitar conflictos en los nombres de las clases. Dos clases definidas por el usuario puedentener el mismo nombre siempre y cuando residan en paquetes distintos.
3. Permitir el acceso a las variables y métodos definidos en una clase. Por defecto, lasvariables y métodos son accesibles entre clases del mismo paquete.
Físicamente, un package será un conjunto de ficheros .class que residen dentro de unmismo directorio o bien un único fichero .jar que los contiene a todos (éste no es más queun fichero .zip al que se le puede añadir una firma digital e información adicional sobre sucontenido).
4.2 Crear un paquete
Para especificar que las clases definidas en un fichero pertenecen a un determinado paquete,hay que emplear la sentencia
package nombrePaquete;
Esta sentencia debe ser la primera que aparezca en el fichero. En caso de que no aparezcala sentencia package, se asume que las clases definidas pertenecen a un paquete "sin nombre".
Para ponerle nombre a un paquete se sigue un estilo jerárquico similar al Sistema deNombres de Dominio empleado en Internet. Así, por ejemplo, podríamos tener un ficheroesfera.java, perteneciente a una hipotética librería gráfica y especificar que pertenece almismo paquete en el que definimos los restantes objetos 3D de la siguiente manera:
13
14 Capítulo 4. Packages
package graficos.3D.objetos;class Esfera {
public void Esfera(float x, float y, float z, float radio) {...}...
}
La máquina virtual Java asumirá que el fichero reside en una estructura de directorios querefleja el nombre del paquete. Es decir, debe existir un directorio graficos, dentro de éldebe haber otro directorio 3D y dentro de este último otro directorio objetos, en el que estáalmacenado nuestro fichero. Para que el compilador y el intérprete Java puedan localizar lasclases del paquete, toda esta estructura de directorios debe residir en un directorio incluidoen el classpath (ver apartado 7.1).
4.3 Referenciar un paquete
Para referenciar una clase definida en un paquete distinto al actual, podemos hacerlo medianteel nombre de la clase precedido por el nombre del paquete. Por ejemplo, para crear un objetode la clase Esfera definida en el ejemplo anterior se haría:
Esfera e = new graficos.3D.objetos.Esfera(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
Evidentemente, esta forma de referenciar una clase es bastante engorrosa. Para evitarla,Java proporciona la sentencia import, que nos permite referirnos a las clases definidas en unpaquete sin necesidad de poner el nombre del mismo, por ejemplo:
import graficos.3D.objetos.Esfera;Esfera e = new Esfera(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
No obstante, en caso de que se tengan dos clases con el mismo nombre dentro de dospaquetes distintos, para referenciarlas será necesario utilizar el nombre de la clase precedidodel paquete.
El import del ejemplo anterior importaría únicamente la clase Esfera. Para importar todaslas clases de un paquete, hay que utilizar el símbolo *, por ejemplo:
import graficos.3D.objetos.*;
Hay que destacar que con una sola sentencia import se puede importar una clase o bientodas, pero no se pueden importar algunas sí y otras no.
Para facilitar la programación, la máquina virtual Java importa automáticamente tres pa-quetes: el paquete "sin nombre" (clases no metidas dentro de ningún paquete concreto), elpaquete java.lang y el paquete al que pertenece la clase actual.
4.4 Los paquetes y la visibilidad de variables y métodos
Por defecto, las variables y métodos definidos en una clase perteneciente a un paquete sonaccesibles desde cualquier otra clase del mismo paquete. El modificador protected hace que
4.4. Los paquetes y la visibilidad de variables y métodos 15
la visibilidad se amplíe además a las clases derivadas. Finalmente, el modificador privatehace que la visibilidad quede restringida únicamente a instancias de la misma clase.
Como se ha comentado anteriormente, en caso de que una clase no se especifique comoperteneciente a un paquete determinado, la máquina virtual Java la coloca automáticamentedentro del paquete "por defecto", por lo que entre todas estas clases habrá visibilidad devariables y métodos.
16 Capítulo 4. Packages
Capítulo 5
Tratamiento deerrores
Java utiliza un mecanismo de gestión de errores bastante distinto al de la mayoría de lenguajesimperativos "clásicos". En lenguajes como C, cada vez que se llama a una función susceptiblede producir un error es responsabilidad del programador comprobar que todo ha ido correc-tamente (generalmente a través del valor de retorno de la función). En Java (y otros lenguajes,como C++), se puede especificar que cuando se produzca un error dentro de un bloque decódigo, el flujo de ejecución salte a otro bloque encargado de manejar los errores. Como severá, este mecanismo de gestión de errores es mucho más potente que el tradicional y generacódigo "más limpio".
5.1 Excepciones y errores
Una excepción es cualquier evento que interrumpe el flujo de ejecución normal de un programa.La causa de una excepción puede ser muy variada: desde errores de hardware hasta fallos deprogramación, como un índice de matriz fuera de rango. Las excepciones son clases Java,todas descendientes de la clase Exception definida en la librería estándar. Para saber cuál esla jerarquía de clases definida para las excepciones, lo mejor es consultar la documentacióndel API Java que viene con el JDK.
En realidad, hay otra jerarquía de clases, descendientes de error, pero normalmente elprogramador puede ignorarlas, ya que representan errores graves, que suelen hacer que lamáquina virtual imprima un mensaje y finalice inmediatamente la ejecución del programa.
5.2 Manejo de excepciones
Ante una excepción, el programador puede realizar tres acciones distintas:
1. Ignorarla, dejando que la gestione el propio intérprete Java. Esto es lo que se sue-le hacer con los errores representados por las clases que descienden de error o deRuntimeException, ya que suelen ser errores que provocan el paro inmediato del pro-grama.
2. Capturar la excepción mediante las sentencias try y catch. De esta forma se puedeespecificar qué es lo que debe hacer el programa si se produce una excepción dentro deun bloque de código determinado.
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18 Capítulo 5. Tratamiento de errores
3. "Lanzar" la excepción, es decir, forzar a que se encargue de gestionarla el método quehaya llamado al método actual. De esta forma, la excepción va viajando por la pila dellamadas a métodos hasta que alguno se encarga de ella.
La acción a tomar dependerá del tipo de excepción que se haya producido. Java distingueentre excepciones comprobadas, que son excepciones que no pueden ignorarse (o se capturano se lanzan), y excepciones sin comprobar, que sí pueden pasarse por alto.
5.2.1 Capturar excepciones
Para gestionar explícitamente lo que debe hacer un programa cuando se produzca una deter-minada excepción se utilizan las sentencias try y catch. La sentencia try debe envolver albloque en el que se quiere comprobar si ha habido alguna excepción, mientras que el catchrepresenta el código que se ejecutará en caso de que ésta se produzca. Por ejemplo:
try {...z=x/y;...
}catch(ArithmeticException e) {
System.out.println("error aritmetico: " + e);}
Como puede verse, la sentencia catch actúa como si fuera un método, aceptando comoparámetro el tipo de excepción que se desea capturar. Para capturar cualquier excepción, habráque utilizar la clase base Exception. En el ejemplo se capturan únicamente las excepcionesaritméticas (clase ArithmeticException), cuyo ejemplo más típico es la división por cero, encuyo caso se imprime un mensaje de error por la salida estándar.
Hay que tener en cuenta que una sentencia try puede tener asociadas varias catch, demanera que cada una de ellas capture un tipo distinto de excepción. Por ejemplo:
try {leerFichero("entrada.txt");...
}catch(FileNotFoundException e) {
\\ Código a ejecutar en caso de que el fichero no exista...
}catch(IOException e) {
\\ Código a ejecutar en caso de que haya error de lectura...
}
5.2.2 Lanzar excepciones
En caso de que se produzca una excepción en un trozo de código que no está envuelto en untry, ésta pasa al método desde el que se llamó al método actual. De este modo, va ascendiendo
5.3. El requisito "capturar o lanzar" 19
por la pila de llamadas a métodos hasta que es recogida mediante un catch o bien hasta quellega al nivel superior y pasa al control del intérprete Java. Para que este mecanismo funcione,es necesario especificar en la cabecera del método que éste lanza la excepción. Esto se hacemediante el modificador throws. Por ejemplo:
void leerFichero(String nombre) throws IOException,FileNotFoundException
La cabecera anterior indica que en el caso de que se produzca una excepción del tipoIOException o FileNotFoundException dentro del método leerFichero, ésta debe pasaral método que lo llamó.
5.2.3 Generar excepciones
Podemos producir una excepción mediante la sentencia throw. Esta sentencia detiene el flujode control y lo pasa al try/catch más cercano. Por ejemplo:
throw new Exception("Se ha producido un error");
Normalmente, esta sentencia se usará en conjunción con clases de excepciones definidaspor el usuario. Cómo definirlas se explica a continuación.
5.2.4 Definir nuevas excepciones
Para definir nuevas clases de excepciones basta con crearlas como subclases de alguna de lajerarquía de excepciones incluida en Java. Por ejemplo:
class miExcepcion extends Exception {miExcepcion(String mens) {
super(mens);}
}
5.3 El requisito "capturar o lanzar"
Como se ha comentado antes, en el caso de lo que Java llama excepciones comprobadas esnecesario, o bien capturar la excepción (mediante try y catch) o bien declarar que el métodola lanza (poniendo el throws en la cabecera). Por ello, si llamamos a un método que puedelanzar una excepción comprobada (porque así lo declara en su cabecera) será necesario lanzarlaa nuestra vez o bien capturarla. En caso contrario el compilador generará un mensaje de error,negándose a compilar nuestro código.
Esto es lo que ocurre con muchos métodos Java de la librería estándar. Por ejemplo, la claseFileReader sirve para leer de un fichero. El constructor de FileReader, que acepta como ar-gumento el nombre del fichero a leer, puede lanzar una excepción del tipo FileNotFoundException,en caso de que éste no exista. Por tanto, si creamos un objeto de la clase FileReader habrá queenvolver su instanciación en un try/catch o bien incluir un throws FileNotFoundExceptionen la cabecera del método en que se instancia.
20 Capítulo 5. Tratamiento de errores
Capítulo 6
Librerías estándarde Java
Las librerías estándar de Java incorporan un gran número de packages que facilitan la pro-gramación en muchas áreas distintas. Así, tenemos por ejemplo clases para programaciónen red (java.net), entrada/salida (java.io), estructuras de datos como vectores y coleccio-nes (java.util), programación de applets (java.applet) o de interfaces gráficos (java.awt).Aquí veremos solo algunas de las librerías más básicas. Para el resto, lo mejor es consultar ladocumentación sobre el API de Java que se distribuye junto son el SDK.
6.1 Operaciones matemáticas: java.lang.Math
La clase java.lang.Math encapsula las constantes y operaciones matemáticas más comunes.Todos los miembros y métodos de esta clase son de tipo static. Por ello, no es necesarioinstanciar ningún objeto de la clase Math, sino que los métodos se usan directamente con elnombre de la clase. Así, por ejemplo, podemos llamar en nuestro código a Math.cos(angulo)o a Math.abs(valor). Además, tenemos constantes predefinidas como Math.PI o Math.E.
6.2 Operaciones de entrada/salida: java.io
La jerarquía de clases definidas en java.io para realizar operaciones de entrada/salida esbastante amplia. En este apartado únicamente comentaremos las clases básicas. La referenciacompleta la proporciona, por supuesto, la documentación que incluye el Java SDK.
6.2.1 E/S de bytes y caracteres
Según si la operación está orientada a bytes o caracteres, tenemos dos jerarquías de clasesdistintas 1. Todas las clases que se ocupan de E/S de bytes reciben un nombre del tipoxxxInputStream (las de entrada) o xxxOutputStream (salida). Las que hacen lo propio concaracteres son las xxxReader y xxxWriter respectivamente. Así, por ejemplo, la clase quesirve para leer bytes de un array es ByteArrayInputStream, y la clase empleada para escribircaracteres en un fichero, FileWriter.
Las clases que realizan operaciones de entrada (tanto de bytes como de caracteres) com-parten el método read. Versiones sobrecargadas de read sirven para leer secuencias de bytes
1Hay que tener en cuenta que Java usa el juego de caracteres Unicode, que emplea dos bytes por carácter, con loque ambos no son equivalentes, al contrario de lo que ocurre en, por ejemplo, C.
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22 Capítulo 6. Librerías estándar de Java
o caracteres y almacenarlos en un array. Lo mismo ocurre con las clases que implementanoperaciones de salida y el método write.
Así, el siguiente fragmento de código serviría para copiar los contenidos de un fichero enotro:
FileReader in = new FileReader("datos.txt");FileWriter out = new FileWriter("copia.txt");int c;
while ((c = in.read()) != -1)out.write(c);
in.close();out.close();
En el código anterior, se utilizan las clases FileReader y FileWriter que, como es desuponer, implementan lectura y escritura de caracteres en un fichero, respectivamente.
6.2.2 E/S de más alto nivel
En el paquete java.io se definen una serie de clases que incorporan funcionalidades máscomplejas que la simple e/s de bytes o caracteres. Así, por ejemplo hay clases que incorporanun buffer para hacer más eficientes las operaciones, u otras que realizan lectura de tipos dedatos como int o double.
A la hora de utilizar estas clases, la idea es instanciar primero un objeto que nos dé lafuncionalidad básica (por ejemplo, un FileInputStream, lectura de bytes de un fichero) yutilizar éste como base para instanciar la clase compleja. Por ejemplo:
FileInputStream f = new FileInputStream("datos");DataInputStream d = new DataInputStream(f);d.readInt();d.readDouble();d.readChar();
Como puede observarse, el constructor de la clase DataInputStream acepta como pará-metro un objeto de la clase básica FileInputStream. Además,DataInputStream incorporauna serie de métodos para leer datos de tipo int, double o char, entre otros.
6.2.3 Entrada y salida estándar
La entrada y salida estándar en Java están representadas por los objetos System.in y System.out,respectivamente. El primero es un objeto de la clase inputStream. La salida estándar es unobjeto de la clase PrintStream, que define los métodos print y println y que sirven paraimprimir cualquier tipo de dato (println imprime además un retorno de carro final).
Capítulo 7
Uso del JDK
Aunque existen diversos compiladores y máquinas virtuales Java, tanto comerciales comolibres, el kit estándar para el desarrollo de programas en Java es el JDK, desarrollado por Suny distribuido de forma gratuita. En el momento de redactar estas líneas, el JDK es accesiblea través de http://java.sun.com/j2se. Este kit incluye diversas herramientas, como uncompilador (javac), una máquina virtual (java), un depurador (jdb), una herramienta paradocumentar automáticamente el código (javadoc), y otras.
7.1 Uso del classpath
Para que el compilador o el intérprete java puedan localizar las clases empleadas en un progra-ma que no sean parte de las librerías estándar, es necesario indicar en qué directorios puedenestar almacenadas. Esto se puede hacer mediante la variable de entorno CLASSPATH. Esta va-riable actúa de una manera similar a la variable PATH de DOS o de UNIX, pero en lugar de conejecutables, con ficheros Java.
Según cómo estén almacenadas las clases a referenciar habrá que hacerlo de una forma uotra:
1. Para clases almacenadas en un fichero .jar o .zip, el classpath debe referenciar el nom-bre del fichero (con la trayectoria para llegar hasta él). Por ejemplo, para emplear la libre-ría graficos.jar que está en el directorio c:\java habrá que añadir c:\java\graficos.jaral classpath
2. Para clases en un fichero .class que no estén en ningún paquete el classpath debereferenciar el directorio donde están almacenadas.
3. Para clases en un fichero .class que estén en un paquete, el classpath debe referenciarel directorio del que cuelga la estructura de directorios que refleja el nombre del pa-quete. Por ejemplo, supongamos que se desea utilizar una clase Esfera, definida en elfichero Esfera.class y que se encuentra en el paquete graficos.3D.objetos. Comose explicó en el apartado 4.2, el fichero Esfera.class debería estar en un directoriograficos\3D\objetos. En el classpath habrá que añadir, por tanto, la trayectoria parallegar hasta el directorio graficos (sin el nombre de este último).
Las referencias del classpath se separan mediante el símbolo ; en DOS o : en UNIX, al igualque en el caso de la variable PATH.
Una alternativa a cambiar el valor de la variable de entorno CLASSPATH es emplear laopción -classpath que aceptan todas las herramientas del Java SDK. Así se puede especificarun classpath distinto para cada llamada a la herramienta. Por ejemplo:
java -classpath c:\java\graficos.jar miPrograma
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24 Capítulo 7. Uso del JDK
7.2 El compilador javac
Esta herramienta convierte los ficheros fuente .java en ficheros .class, que pueden ser in-terpretados por la máquina virtual. Su uso básico es:
javac fuente.java
En caso de que en el fichero fuente se haga referencia a otras clases, el compilador seencargará de localizarlas y compilarlas a su vez en caso de que sea necesario. Es decir, elcompìlador asume funciones que en otros lenguajes se confían a utilidades adicionales, comomake. Por ello, a la hora de compilar un fichero Java hay que seguir una serie de normas:
1. Cada fichero .java debería definir una única clase pública. Aunque hay otros compilado-res que aceptarán ficheros que no cumplan esta norma, se considera una buena prácticade programación.
2. El nombre del fichero debe ser el mismo que el de la clase pública definida en él, inclu-yendo mayúsculas y minúsculas.
3. La clase principal de nuestro programa debe definir un método main, que será el quese ejecute cuando llamemos al intérprete Java. Este método debe tener una signaturaespecial:
public static void main(String[] args)
4. Como se describe en el apartado 7.1, las clases empleadas que no formen parte de ladistribución estándar de Java deben ser localizables a través del classpath.
7.3 El intérprete java
Es la herramienta que permite ejecutar los programas compilados (ficheros .class). Su usobásico es:
java clasePrincipal
donde clasePrincipal es la clase que define el método main. Es importante tener encuenta que no se debe especificar la extensión .class del fichero que contiene la clase, ya quede lo contrario el intérprete dará un error de ejecución. Al igual que en el caso del javac, sise hace referencia a alguna clase que no forma parte de la distribución estándar de Java, seránecesario referenciarla en el classpath.
Capítulo 8
Bibliografía[Arnow and Weiss, 2000] D. Arnow and G. Weiss. Introducción a la programación con Java.Addison Wesley, 2000.
[Ceballos, 2000] Fco. Ceballos. Java 2. Curso de programación. Ra-Ma, 2000.
[Deitel and Deitel, 1998] H. Deitel and P. Deitel. Cómo programar en Java. Prentice Hall, 1998.
[Niemeyer and Knudsen, 2000] P. Niemeyer and J. Knudsen. Curso de Java. Anaya y O’Reilly,2000.
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