18.7. Библиотеки Java

В языках программирования очевидна тенденция сокращения «размеров» языка за счет расширения функциональности библиотек. Например, write — это оператор в языке Pascal со специальным синтаксисом, тогда как в Ada нет никаких операторов ввода/вывода; вместо этого ввод/вывод поддерживается пакетами стандартной библиотеки.

Стандартные библиотеки Ada предоставляют средства для ввода/вывода, обработки символов и строк, для вычисления математических функций и для системных интерфейсов. Язык C++ также поддерживает контейнерные клас­сы, такие как стеки и очереди. Точно так же Java содержит базисные библио­теки, названные java.lang, java.util и java.io, которые являются частью специ­фикации языка.

В дополнение к спецификации языка имеется спецификация для интер­фейса прикладного программирования (Application Programming Interface — API), который поддерживают все реализации Java. API состоит из трех библи­отек: Java.applet, Java.awt и java.net.

Java.applet поддерживает создание и выполнение аплетов и создание при­кладных программ мультимедиа.

Абстрактный комплект инструментальных оконных средств (Abstract Window Toolkit — AWT) — это библиотека для создания графических интер­фейсов пользователя (GUI): окна, диалоговые окна и растровая графика.

Библиотека для сетевой связи (java.net) обеспечивает необходимый интер­фейс для размещения и пересылки данных по сети.

Подведем итог:

• Java — переносимый объектно-ориентированный язык с семантикой ссылки.

• Интерфейс прикладного программирования API представляет переноси­мые библиотеки для поддержки развития программного обеспечения в сетях.

• Защита данных и безопасность встроены в язык и модель.

• Многие важные концепции Java заложены в языково-независимую ма­шину JVM.

8.8. Упражнения

1. Задано арифметическое выражение:

(а + b) * (с + d)

Java определяет, что оно должно вычисляться слева направо, в то время как C++ и Ada позволяют компилятору вычислять подвыражения в любом порядке. Почему в Java более строгая спецификация?

2. Сравните конструкцию final в Java с константами в Ada.

3. Каково соотношение между спецификатором friend в C++ и конструк­цией пакета в Java.

4. C++ использует спецификатор protected (защищенный), чтобы разре­шить видимость членов в порожденных классах. Как именно конструк­ция пакета влияет на понятие защищенности в Java?

5. Сравните интерфейс в Java с многократным наследованием в C++.

6. Проанализируйте различия между пространством имен (namespace) в C++ и пакетом в Java, особенно относительно правил, касающихся фай­лов и вложенности.

7. Конструкция исключения в Java совершенно аналогична конструкции исключения в C++. Одно важное различие состоит в том, что метод Java должен объявить все исключения, которые он может породить. Обос­нуйте это проектное решение и обсудите его последствия.

5. Сравните мониторы Java с классической конструкцией монитора.

9. Сравните возможности обработки строк в Ada95, C++ и Java.

10. Сравните операции clone и eguals в Java с этими операциями в языке Eiffel.

Ссылки

Официальное описание языка дается в:

James Gosling, Bill Joy and Guy Steele. The Java Language Specification. Addison-Wesley, 1997.

Sun Microsystems, Inc., где разработан язык Java, имеет Web-сайт, содержа­щий документацию и программное обеспечение: http://java.sun.com.

Приложение А

Где получить компиляторы

В течение многих лет студентам было сложно экспериментировать с языками программирования: компиляторы могут дорого стоить, и, возможно, не так просто убедить компьютерный центр установить и поддерживать программ­ное обеспечение. Сегодня ситуация изменилась, и можно получить свободно распространяемые компиляторы для большинства, если не для всех, языков, которые мы обсудили.

Эти компиляторы предназначены для рабочих станций и даже персональ­ных компьютеров, поэтому вы можете установить их дома или в своей лабора­тории. Кроме того, они легко доступны через Internet.

Чтобы получать информацию относительно компиляторов для какого-ли­бо языка, просмотрите файлы, называющиеся FAQ (Freguently Asked Questions — часто задаваемые вопросы). Их можно загрузить через аноним­ный ftp по адресу rtfm.mit.edu. В директории /pub/usenet находится (очень длинный) список поддиректорий; просмотрите comp.lang.x, где х — одно из ada, apl, с, с++, eiffel, icon, lisp, ml, prolog, Smalltalk и т.д. Переходите в одну и; этих поддиректорий и загружайте файлы, в которых есть символы FAQ. Эта файлы будут содержать списки доступных компиляторов языка, в частности те, которые можно загрузить, используя ftp. Хотя эти программы не представ­ляют интереса как коммерческие пакеты, они вполне подходят для изучение и экспериментирования с языком.

В FAQ вы также найдете названия и адреса профессиональных ассоциа­ций, которые издают бюллетени и журналы, дающие современную информа­цию о языках.

C++

Свободно распространяемый компилятор для языка C++, называющийся дсс, был разработан в рамках проекта GNU компании Free Software Foundation. Более подробно см. FAQ в поддиректории gnu.g++.help на узле rtfm.mit.edu. Компилятор дсс был перенесен на большинство компьютеров включая персональные. Так как язык C++ все еще стандартизуется, дсс мо­жет отличаться от других компиляторов C++.

Ada 95

Нью-Йоркский университет разработал свободно распространяемый компи­лятор для языка Ada 95, названный gnat (GNU Ada Translator), gnat использу­ет выходную часть дсс и перенесен почти на все компьютеры, которые поддер­живают дсс. Современную информацию относительно ftp-сайтов для gnat см. в Ada FAQ; главный сайт находится в директории /pub/gnat в cs.nyu.edu. Там вы также найдете управляемую с помощью меню среду программирования для gnat, которая была разработана Университетом Джорджа Вашингтона.

AdaS

Pascal- S — это компилятор для подмножества языка Pascal, который выраба­тывает Р-код, являющийся машинным кодом для искусственной стековой ма­шины. Включен также интерпретатор для Р-кода. Его автор разработал вер­сию Pascal-S, названную AdaS, которая компилирует небольшое подмножест­во языка Ada. Исходный код AdaS можно найти в файле adasnn.zip (где пп — номер версии) в каталоге /languages/ada/crsware/pcdp в общей библиотеке языка Ada (PAL) на хосте wuarchive.wustl.edu.

AdaS не годится для серьезного программирования, но это превосходный инструмент для изучения методов реализации конструкций языка програм­мирования, в частности управления стеком при вызовах подпрограмм и воз­вратах из них.

Приложение Б

Библиографический список

Обзоры по языкам программирования можно найти в:

Ellis Horowitz (ed.). Programming Languages: 4 Grand Tour. Springer Verlag, 1983.

Jean E. Sammet. Programming Languages: History and Fundamentals. Prentice Hall, 1969.

Richard L. Wexelblat. History of Programming Languages. Academic Press, 1981.

Особенно интересна книга Векселблата (Wexelblat); это запись конферен­ции, где разработчики первых языков программирования описывают истоки и цели своей работы.

Превосходное введение в теорию вычисления (логику, машины Тьюринга, формальные языки и верификацию программ) можно найти в:

Zohar Manna. Mathematical Theory of Computation. McGraw-Hill, 1974.

В учебниках, рассчитанных на подготовленных учащихся обсуждается формальная семантика языков программирования:

Michael Marcotty and Henry Legrand. Programming Language Landscape: Syntax, Semantics and Implementation. SRA, Chicago, 1986.

Bertrand Meyer. Introduction to the Theory of Programming Languages. Prentice Hall International, 1991.

По компиляции смотрите следующие работы:

Alfred Aho, Ravi Sethi and Jeffrey D. Ullman. Compilers: Principles, Techniques and Tools. Addison-Wesley, 1986.

Charles N. Fisher and Richard J. LeBlanc. Grafting a Compiler. Benjamin Cummings, 1988.

Хорошим введением в объектно-ориентированное проектирование и про­граммирование является:

Bertrand Meyer. Object-oriented Software Construction. Prentice Hall Inter­national, 1988.

Обратите внимание, что описанная там версия языка Eiffel устарела; если вы хотите изучить язык, смотрите современное описание:

Bertrand Meyer. Eiffel: the Language. Prentice Hall, 1992.

Конкретные языки программирования

Мы даже не будем пытаться перечислить множество учебников по языкам С, Ada и C++! Формальное описание языка Ada можно найти в справочном руководстве:

Ada 95Reference Manual. ANSI/ISO/IEC-8652:1995.

Справочное руководство очень формальное и требует тщательного изуче­ния. Существует сопутствующий документ, называемый Объяснением (Ratio­nale), в котором описана мотивация языковых конструкций и даны обширные примеры. Файлы, содержащие текст этих документов, можно бесплатно за­грузить, как описано в Ada FAQ.

Стандарт языка С — ANS ХЗ.159-1989; международный стандарт — ISO/IEC 9899:1990. В настоящее время (конец 1995 г.), язык C++ еще не стан­дартизирован; информацию о том, как получить последний предлагаемый вари­ант стандарта языка C++, см. в FAQ. Более доступно справочное руководство:

Margaret A. Ellis and Bjarne Stroustrup. The Annotated C++ Reference Manual. Addison-Wesley, 1990 (reprinted 1994).

Следующая книга является «обоснованием» языка C++ и должна быть прочитана всеми серьезными студентами, изучающими этот язык:

Bjarne Stroustrup. The Design and Evolution of C++. Addison-Wesley, 1994.

Другие широко используемые объектно-ориентированные языки, кото­рые стоит изучить, — Smalltalk и CLOS:

Adele Goldberg and David Robson. Smalltalk-80, the Language and its Implementation. Addison-Wesley, 1983.

Sonya E. Keene. Object-Oriented Programming in Common Lisp: a Programmer's Guide. Addison-Wesley, 1989.

В разделе 1.3 мы рекомендовали вам изучить один или несколько языков, основанных на конкретной структуре данных. Следующий список позволит вам начать это изучение:

Leonard Oilman and Alien J. Rose. APL: An Interactive Approach. John Wiley, 1984*.

Ralph E. Griswold and Madge T. Griswold. The Icon Programming Language (2nd Ed.). Prentice Hall, 1990.

J.T. Schwartz, R.B.K. Dewar, E. Dubinsky, and E. Schonberg. Programming with Sets: An Introduction to SETL Springer Verlag, 1986.

Patrick H.Winston and Berthold K.P.Horn. LISP (3rd Ed.). Addjson-Wesley, 1989.

Наконец, введение в языки и языковые понятия, которые были только кратце рассмотрены в этой книге, можно найти в:

М. Ben-Ari. Principles of Concurrent and Distributed Programming. Prentice Hall International, 1990.

Ivan Bratko. Prolog Programming for Artificial Intelligence (2nd Ed.). Addison-Wesley, 1990.

Chris Reade. Elements of Functional Programming. Addison-Wesley, 1989. Leon SterUng and Ehud Shapiro. The Art of Prolog. MIT Press, 1986. Jeffrey D. Ullman. Elements of ML Programming. Prentice Hall, 1994.