Java: un linguaggio per applicazioni di rete

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Java: un linguaggio per applicazioni di rete

Moreno Falaschi

Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione e Scienze Matematiche Universit`a di Siena

March 3, 2014

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Caratteristiche di Java

• (SUN) Linguaggio semplice, orientato agli oggetti,

distribuito, interpretato, indipendente dall’architettura, portabile, alte-prestazioni, multi-thread, dinam-

ico.

Le caratteristiche di Java per applicazioni di rete:

• Un programma Java (applet) (sottoclasse della classe di sistema APPLET) pu` o essere richiam- ato mediante alcune istruzioni (TAG apposito) inserite in un documento HTML eseguibili su un qualsiasi WEB-browser abilitato per Java.

• Un programma Java puo accedere a files conte-

nenti suoni, immagini, testi ed altri programmi

Java ovunque situati sulla rete WEB, mediante

dei riferimenti basati su indirizzi WEB (URL).

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Caratteristiche di rete:

Permette una programmazione interattiva (creazione e gestione di finestre, movimenti del mouse, bot- toni, menu, ecc...), indipendente dalla architet- tura!

Queste caratteristiche non fanno parte del lin- guaggio, ma sono aggiunte mediante un gran nu- mero di classi di sistema.

L’esecuzione dei programmi Java caricati sulla rete avviene con il metodo della “migrazione del codice”. Il codice Java eseguibile viene caricato dal WEB-browser prelevandolo dal sito remoto e viene eseguito sulla propria macchina.

Non si aggravia il server remoto.

L’esecuzione locale ` e efficiente (alternative?)

Quindi il costo maggiore (con le reti attuali, lente)

risiede nel trasferimento del codice.

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Java: caratteristiche linguistiche

Linguaggio object-oriented, con una sintassi simile a C e C++.

• per permettere ai programmatori di linguaggi dif- fusi ed efficienti come C e C++ di passare “agevol- mente” alla programmazione in Java

E cosi agevole? `

C ` e procedurale, non ` e semplice passare ad una programmazione in stile O.O.

Un programmatore C++ trova meno difficolt` a per` o vi sono diverse differenze per le caratter- istiche O.O.

Linguaggio interpretato. Il compilatore Java produce codice intermedio indipendente dalla macchina (byte- code) che verr` a poi interpretato dall’interprete Java (sulla macchina astratta Java).

La indipendenza dall’architettura ` e fondamentale dato

che il codice Java deve essere eseguito su architet-

ture diversissime sulla rete.

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Codice portabile: applicazioni sviluppate in Java es- eguibili ’ovunque’.

Tutti i tipi di dato primitivi (ad esempio i tipi numerici) sono definiti mediante degli standard.

i compilatori Java devono rispettarli (a differenza

del C++)

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Caratteristiche di Java

E un linguaggio dinamico in quanto permette di ` caricare classi durante l’esecuzione con opportuni metodi.

Linguaggio distribuito: il package java.net (conte- nente la classe URL..) permette di caricare files distribuiti trattandoli come fossero locali.

La versione Java 1.0 non dava nessuna possibilit` a di esecuzione distribuita in senso classico. Nella versione 1.1 ` e stata aggiunta la possibilit` a di invo- care un metodo remoto contenuto in un oggetto Java su un sito remoto.

Linguaggio semplice: pochi costrutti, semplici e sin- tatticamente simili a C e C++.

Importanti rimozioni dal linguaggio: goto, punta-

tori, istruzioni esplicite per recuperare segmenti

di memoria dinamica allocata per le strutture dati.

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Caratteristiche linguistiche di Java

Linguaggio Robusto: permette lo sviluppo di soft- ware affidabile

Controllo dei tipi forte (quasi tutto statico) Assenza di puntatori

Conversioni di tipo esplicite sugli oggetti control- late a run-time.

Garbage collection, incrementale: meno errori ges- tione memoria.

Meccanismi linguistici per la gestione delle con-

dizioni di errore (eccezioni)

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Sicurezza:

• l’esecuzione del codice avviene sul proprio com- puter quindi bisogna evitare di caricare virus.

Ovviamente non c’e’ mai una garanzia totale, per` o:

– il bytecode non puo’ contenere operazioni di accesso alla memoria (niente puntatori)

– l’interprete Java effettua un controllo accurato da questo punto di vista sul codice potenzial- mente “non sicuro” verificando che il bytecode sia tutto codice eseguibile.

– Le richieste di risorse di sistema (come per es- empio la gestione dei file) vengono monitorate da una classe di sistema ‘SecurityManager’ . Molte limitazioni.

– In Java 1.1 si pu` o aggiungere una ‘firma’ digi-

tale (di garanzia) crittografata al codice Java,

per poter eseguire il codice in ‘sicurezza’.

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Velocit` a e esecuzione parallela/distribuita

• Alta velocit` a: 20 volte pi` u lento di codice C (in Java 1.0), 10 volte (in Java 1.1)

– Si puo’ compilare a run time in codice nativo.

Alcuni interpreti Java includono compilatori Just in time

– Ci sono metodi in Java che permettono di in- terfacciarsi con codice compilato C o C++ (ovvi- amente perdendo la portabilita’)

Linguaggio Multithread Quindi permette program- mazione concorrente basata su thread (pro- grammi sequenziali) eseguibili in parallelo e sincronizzati mediante il costrutto ’sincronized’.

classe di sistema Thread (creazione thread, as- segnazione priorita’, ecc..)

costrutto ’syncronized’. Permette di marcare

regioni critiche e metodi che devono essere es-

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Conclusioni:

• Java ` e un linguaggio ‘intermedio’ tra scripting languages e linguaggi compilati in codice di basso livello come C e C++

• Introduce un controllo diretto della multimedi- alit` a rendendo le operazioni interattive.

• ` E portabile e rende le applicazioni eseguibili ovunque.

• Alcune critiche/osservazioni:

il linguaggio ` e semplice ma non ` e semplice usare le classi di sistema (oltre 500 metodi di sistema nella versione 1.1. Anche spiegare il significato dei parametri risulta complesso)

La costruzione di un’interfaccia grafica ` e meno automatica che in un linguaggio visuale.

Il linguaggio non possiede ancora una definizione rigorosa fornita dai progettisti (esistono adesso molti lavori di ricerca che definiscono una seman- tica formale del nucleo del linguaggio). Le classi di sistema si ‘apprendono’ per esempi. Risulta difficile poi fare modifiche con sicurezza.

Sarebbe quindi opportuno avere a disposizione

potenti strumenti di sviluppo del software.

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Il fatto che manchi una definizione rigorosa pu` o portare ad errori anche nell’implementazione.

Estensioni per la programmazione distribuita.

Strumenti di ottimizzazione del codice Estensione dei tipi in Java.

Verifica di correttezza di programmi Java.

Utilit` a di altri linguaggi a pi` u alto livello (lin- guaggi dichiarativi) compilati su Java, per ampli- are l’insieme delle possibili applicazioni:

– Intelligenza artificiale, sistemi esperti, prob-

lemi di ricerca di soluzioni, soluzione di vin-

coli.