Programmation Java/Version imprimable

Programmation Java

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https://fr.wikibooks.org/wiki/Programmation_Java

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Introduction

Introduction au langage Java

Le 23 mai 1995, Sun Microsystems présentait une nouvelle plateforme, composée d'un langage de programmation et d'une machine virtuelle. Java™ était né.

L'histoire de Java commence en fait en 1991, lorsque Sun décide de lancer un projet destiné à anticiper l'évolution de l'informatique, confié à James Gosling, Patrick Naughton et Mike Sheridan. Ce projet, appelé « Green Project » (en anglais « projet vert »), eu comme résultat une plateforme baptisée « Oak » (en anglais « chêne »), indépendante du système, orientée objet et légère. Oak était initialement destinée à la télévision interactive. Il a été renommé en Java pour de simples raisons de droit d'auteur.

Lorsqu'il est révélé en 1995, Java profite de l'essor d'Internet en permettant l'un des premiers mécanismes d'interactivité au niveau du poste client : l'appliquette (applet) Java.

Langage orienté objet d'usage généraliste, Java est enrichi par des bibliothèques, des outils et des environnements très diversifiés, standardisés par le Java Community Process (JCP), consortium chargé de l'évolution de Java. Ce consortium regroupe des entreprises, comme Sun, IBM, Oracle, Borland, BEA, des organismes de normalisation, comme le NIST, des organismes du monde Open Source, comme la Fondation Apache et le JBoss Group, et des particuliers.

Il est possible d'utiliser Java pour créer des logiciels dans des environnements très diversifiés :

• applications sur client lourd (JFC) ;
• applications Web, côté serveur (servlets, JSP, Struts, JSF) ;
• applications réparties (EJB) ;
• applications embarquées (J2ME) ;
• applications sur carte à puce (Java Card).

Ces applications peuvent être enrichies par de nombreuses fonctionnalités :

• accès à des bases de données (JDBC et JDO) ;
• accès à des annuaires (JNDI) ;
• traitements XML (JAXP) ;
• connexion à des ERP (JCA) ;
• accès à des traitements en d'autres langages (JNI) ;
• services web (JAX-RPC, JAXM, JAXR) ;
• multimédia (Java Media) ;
• téléphonie (JTAPI) ;
• télévision interactive (Java TV).

Ceci n'est bien sûr qu'un petit échantillon. Il existe bien d'autres bibliothèques.

Historique de Java

• 1991 : Début du projet Oak, qui donnera naissance à Java.
• Été 1992 : première présentation interne des possibilités de Oak. Un appareil appelé « Star Seven » permet de visualiser une animation montrant Duke, l'actuelle mascotte de Java.
• 1994 : Développement de HotJava, un navigateur internet entièrement écrit en Java.
• 23 mai 1995 : Lancement officiel de Java 1.0
• 23 janvier 1996 : Lancement du JDK 1.0.
• 29 mai 1996 : Première conférence JavaOne. Java Media et les servlets y sont notamment annoncés.
• 16 août 1996 : Premières éditions des livres Java Tutorial et Java Language Specification par Sun et Addison-Wesley.
• Septembre 1996 : Lancement du site Web Java Developer Connection Web.
• 16 octobre 1996 : Spécification des JavaBeans.
• 11 janvier 1997 : Lancement des JavaBeans.
• 18 février 1997 : Lancement du JDK 1.1.
• 28 février 1997 : Netscape annonce que Communicator supporte désormais Java.
• 4 mars 1997 : Lancement des servlets.
• 10 mars 1997 : Lancement de JNDI.
• 5 juin 1997 : Lancement de Java Web Server 1.0.
• 5 août 1997 : Lancement de Java Media et de Java Communication API.
• Mars 1998 : Lancement des JFC et notamment de Swing.
• 8 décembre 1998 : Lancement de Java 2 et du JDK 1.2.
• 4 mars 1999 : Support XML.
• 27 mars 1999 : Lancement de la machine virtuelle HotSpot.
• 2 juin 1999 : Lancement des JSP.
• 15 juin 1999 : Formalisation des environnements J2ME, de J2SE et J2EE ; Lancement de Java TV.
• Août 1999 : Lancement de Java Phone.
• 8 mai 2000 : Lancement de J2SE 1.3.
• 9 mai 2002 : Lancement de J2SE 1.4.
• 24 novembre 2003 : Lancement de J2EE 1.4.
• 30 septembre 2004 : Lancement de J2SE 1.5, nommé également « J2SE 5.0 » ou « Tiger ».
• 11 décembre 2006 : Lancement de JavaSE 6, nommé également « Mustang ».
• 13 novembre 2006 : Passage de Java, c’est-à-dire le JDK (JRE et outils de développement) et les environnements Java EE (déjà sous licence CDDL) et Java ME sous licence GPL. Java devient donc un logiciel libre.
• 27 janvier 2010 : Sun Microsystem est racheté par Oracle. Désormais, Java est maintenu par la société Oracle.
• 28 Juillet 2011 : Lancement de JavaSE 7, nommé également « Dolphin ».
• 18 mars 2014 : Lancement de JavaSE 8, nommé également « Kenaï ».

Présentation du langage

Java est un langage typé et orienté objet. Il est compilé et basé sur une architecture logicielle très particulière nécessitant une machine virtuelle Java. Il utilise les notions usuelles de la programmation orientée objet : la notion de classe, d'encapsulation, d'héritage, d'interface, de virtualité, de généricité, … Il est accompagné d'un ensemble énorme de bibliothèques standard couvrant de très nombreux domaines, notamment des bibliothèques graphiques. C'est un langage qui présente d'excellentes propriétés de portabilité du code. Son gros point faible est une relative lenteur, surtout si on le compare à des langages comme le C++. Cependant, ce défaut a été résolu en grande partie par l'introduction de la technologie JIT (compilateur Just-In-Time, en anglais « juste à temps »), qui compile le code à la première exécution, permettant une exécution quasiment aussi rapide qu'en C/C++.

Machine virtuelle

Introduction à la machine virtuelle Java

Le langage Java utilise une notion extrêmement importante en informatique : la notion de machine virtuelle. Cette machine virtuelle est composée de trois parties, et est souvent fournie avec l'OS, ou facilement installable comme un logiciel normal.

Sur les ordinateurs, la même machine virtuelle est capable de lancer :

• des applications indépendantes (standalone en anglais), lancées et fonctionnant comme toute application installée sur la machine ;
• des applets, à partir d'une page HTML (internet, réseau local ou en local sur la machine). Pour cela, il faut que le navigateur possède une extension permettant d'utiliser une machine virtuelle Java pour l'exécution de ces applets.

Environnement d'exécution

Le langage Java est un langage orienté objet qui doit être compilé. Cependant, le compilateur Java ne produit pas directement un fichier exécutable, mais du code intermédiaire sous la forme d'un ou plusieurs fichiers dont l'extension est .class ; ce code intermédiaire est appelé bytecode. Pour exécuter le programme, il faut utiliser la machine virtuelle Java qui va interpréter le code intermédiaire en vue de l'exécution du programme.

Il ne s'agit pas d'une compilation normale, car le compilateur ne produit pas du code compréhensible directement par le microprocesseur, ni d'un langage interprété, car il y a tout de même la notion de compilation, mais une situation intermédiaire entre un langage interprété et un langage complètement compilé.

En d'autres termes, un programme Java, une fois compilé en code intermédiaire, n'est compréhensible que par la machine virtuelle, qui va traduire à la volée (interprétation) les instructions exécutées en code compréhensible par la machine physique.

Depuis Java SE 1.3, les machines virtuelles d'Oracle contiennent un interpréteur capable d'optimiser le code appelé HotSpot.

L'interpréteur effectue plusieurs tâches :

• vérification du code intermédiaire ;
• traduction en code natif (spécifique à la plateforme, au système d'exploitation) ;
• optimisation.

Outre un interpréteur, l'environnement d'exécution fournit également :

• un noyau multitâches pour les machines virtuelles fonctionnant sur des systèmes monotâches (green virtual machines) ;
• un « bac à sable » (sandbox) pour l'exécution de processus distants.

Chargeur de classe

Le chargeur de classe charge les classes nécessaires à l'exécution, alloue l'espace mémoire nécessaire et établit les liens entre elles (linkage). Le chargeur de classe connait la structure d'un fichier .class.

Gestionnaire de mémoire

Le gestionnaire mémoire assure les services liés à la mémoire, en particulier :

• un ramasse-miette (garbage collector) ;
• une protection mémoire même sur les machines dépourvues d'unité de gestion mémoire (MMU).

Avantage de l'utilisation de la machine virtuelle

L'utilisation d'une machine virtuelle a l'énorme avantage de garantir une vraie portabilité. Il existe des machines virtuelles Java pour de très nombreux environnements : Windows, MacOS, Linux et autres.

Ces machines virtuelles sont capables d'exécuter exactement le même code intermédiaire (les mêmes fichiers Java en bytecode) avec une totale compatibilité. C'est là une situation unique et assez remarquable qui a fait le succès de ce langage.

La machine virtuelle Java n'est pas uniquement développée sur des ordinateurs classiques, une multitude d'appareils disposent d'une machine virtuelle Java : téléphones portables, assistants personnels (PDA)…

Les interfaces de programmation (API) Java : des fonctionnalités énormes

La machine virtuelle Java possède un ensemble de bibliothèques extrêmement complètes : des bibliothèques graphiques, des bibliothèques systèmes, etc.

Toutes ces bibliothèques sont totalement portables d'un environnement à un autre.

La machine virtuelle Java offre donc un véritable système d'exploitation virtuel, qui fonctionne au-dessus du système d'exploitation, de la machine cible et le masque totalement aux applications.

La lenteur de Java

Le gros point faible du concept de machine virtuelle est que le code intermédiaire (bytecode) est interprété par la machine virtuelle. Ceci entraîne une baisse importante des performances des programmes.

Toutefois, avec les machines virtuelles actuelles, cet argument n'a plus autant de poids. La technique appelée « compilation juste à temps » (JIT : Just-In-Time) est employée par la machine virtuelle quand une méthode est appelée. Cette technique consiste à compiler à la volée la méthode appelée (la première fois) en code natif directement exécutable par le processeur.

Toute méthode s'exécute ainsi aussi rapidement que du code natif.

Fonctionnement de la compilation « juste à temps » de Java

Autres langages

D'autres langages de programmation permettent de produire du bytecode Java exécutable avec la JVM :

• Jython compile du code source Python en bytecode Java ;
• Scala (de l'anglais Scalable language, « langage adaptable ») est un langage de programmation multi-paradigme exprimant les modèles de programmation courants dans une forme concise et élégante, compilant le code source en bytecode Java ;
• ...

Plus de détails : Développer en Java/Langages dérivés

Processeur Java

Un processeur Java est l'implémentation matérielle d'une machine virtuelle Java. C'est à dire que les bytecodes constituent son jeu d'instruction.

Actuellement, il y a quelques processeurs Java disponibles :

• en:picoJava, première tentative de construction d'un processeur par Sun Microsystems ;
• aJ100 de aJile. Disponibles sur cartes Systronix ;
• Cjip (Imsys Technologies) ;
• Komodo : micro-controlleur Java multi-thread pour la recherche sur la planification temps-réel ;
• FemtoJava : projet de recherche ;
• ARM926EJ-S : processeur ARM pouvant exécuter du bytecode Java.

Installation

Installation de Java

Pour compiler les programmes Java, il existe un compilateur gratuit très répandu nommé Javac, disponible auprès d'Oracle. Cependant, il faut savoir qu'il existe aussi de nombreux environnements de développement Java permettant de taper, compiler, exécuter ou débuguer des programmes dans ce langage.

Le plus rapide :

1. Pour Windows, télécharger le JDK sur https://www.java.com/fr/ ;
2. Pour Linux, télécharger OpenJDK selon http://openjdk.java.net/install/.

Par ailleurs, il est possible de tester des morceaux de code sans installation sur des sites comme https://www.jdoodle.com/online-java-compiler/.

NetBeans

Logo de Apache NetBeans

Installation de NetBeans

NetBeans est un environnement de développement intégré (EDI), générique et extensible. Il permet nativement de développer en Java, C, C++, JavaScript, XML, Groovy, PHP et HTML.

De plus, il possède son propre wiki officiel (en anglais). La présente page est donc destinée à le synthétiser au maximum.

Pour démarrer l'installation, le télécharger la version LTS sur https://netbeans.org/downloads/, ou bien la toute dernière sur http://bits.netbeans.org/dev/nightly/latest/.

Configuration

• Pour installer les plugins comme PHP ou Python : https://netbeans.org/downloads/index.html.
• Par défaut le chemin d'accès d'un fichier ouvert apparait en survol de son nom. Pour l'afficher en permanence sous la barre de menu : Tools, Options, Appearance, Show full file path.
• L'autoformatage est réglable dans Tools, Options, Editor, Formatting.
  • Pour déplacer la barre verticale rouge qui se trouve par défaut à 80 caractères de la gauche : Tools, Options, Editor, Formatting, Right Margin. Par exemple sur GitHub, la taille des écrans est de 120 caractères, il vaut donc mieux ne pas dépasser cette largeur pour éviter lors des relectures de codes, de descendre chercher un des ascenseurs pour remonter lire une fin de ligne.
• Pour bénéficier des avantages propres à un framework (ex : autocompletion des objets du projet ou ouverture d'une déclaration de méthode avec "CTRL + clic" sur un appel), il convient, après installation dans "Tools\Plugins" de spécifier manuellement son emplacement dans "Tools\Options", puis pour PHP par exemple "Framework & Tools".

Utilisation

NetBeans

NetBeans permet de comparer deux fichiers : Tools, Diff...

Gestion de versions

Les gestions de version sont regroupées dans le menu Team. NetBeans peut donc tout à fait remplacer des clients Git purs tels que GitHub Desktop ou Smartgit.

Pour éviter de commiter fichier par fichier, ajouter le bouton Commit All - Repository en le faisant glisser depuis View, Toolbars, Customize.

Principaux raccourcis claviers

Liste exhaustive en anglais : http://wiki.netbeans.org/KeymapProfileFor60.

• Alt + Maj + o : ouvre le fichier recherché.
• Ctrl + o : ouvre le fichier déclarant l’objet sélectionné (recherche de classe).

• Ctrl + Maj + f : cherche un texte dans les fichiers le dépôt.
• Ctrl + b : cherche la déclaration d'un élément (dans le même fichier ou pas).

• Ctrl + espace : propose une liste de complétion (mots-réservés et squelettes de fonctions).
• Ctrl + Maj + espace : affiche la documentation d'une méthode (Javadoc, PHPDoc...).
• Ctrl + p : affiche uniquement les arguments possibles d'une méthode.

• Ctrl + Maj + c : commente les lignes sélectionnées.

Plugins

Certains plugins peuvent se révéler utiles :

• http://plugins.netbeans.org/plugin/45925/sort-line-tools : trie les lignes dans l'ordre alphabétique.
• http://plugins.netbeans.org/plugin/37077/autosave-module-for-6-9-and-later : sauvegarde automatiquement chaque fichier modifié en temps réel.

Eclipse

Eclipse est un environnement de développement intégré (EDI), générique et extensible (site officiel http://www.eclipse.org). Son système de plugins permet d'ajouter des fonctionnalités diverses.

Initialement prévu pour développer en Java, grâce aux plugins il peut maintenant également gérer des projets développés avec d'autres langages de programmation tels que :

• Le C et le C++ grâce à l'ensemble de plugins CDT (C Development Toolkit) (compilateur non intégré).
• Le Python via PyDev.
• Avant l'arrivée d'Android Studio, le développement pour Android se faisait avec Eclipse grâce à l'ensemble de plugins ADT (Android Development Toolkit).

Certains IDE sont basés sur Eclipse, et permettent par exemple le développement de logiciel embarqués pour des systèmes temps réel.

Installation de Eclipse

La page de téléchargement d'Eclipse permet de récupérer une version déjà adaptée au langage ciblé sur http://www.eclipse.org/downloads/. Mais pour installer un plugin manuellement, il faut :

• Lancer Eclipse, puis dans le menu déroulant :Help>Software Updates>Find and Install...
• Cocher Search for new features to install, bouton Next. Bouton New Remote Site..., entrer l'adresse de téléchargement :

Name: Nom du plugin
URL: adresse du plugin, ex : http://www.eclipse.org/cdt/downloads.php

• Bouton Finish, choisir un miroir proche puis continuer l'installation.

Utilisation de Eclipse

L'interface de l'IDE Eclipse est basée sur différentes perspectives. Une seule perspective n'est visible à la fois, et se compose de plusieurs vues. Exemples :

• La perspective "Java" se compose par défaut de la vue "Package Explorer", de la vue éditeur de code en Java avec un onglet par fichier ouvert, de la vue "Outline" donnant la hiérarchie des éléments composant la classe du fichier ouvert.
• La perspective "Debug" est ouverte automatiquement au lancement d'une application en mode débogage et se compose par défaut de la vue "Debug" affichant la pile d'appel, de la vue des points d'arrêt nommée "Breakpoints", de la vue éditeur de code en Java avec un onglet par fichier ouvert, de la vue "Outline" donnant la hiérarchie des éléments composant la classe du fichier ouvert.
• Deux ou plusieurs perspectives peuvent être affichées conjointement.

Chaque vue est une sous-fenêtre qui a un titre et se place dans un cadre particulier de la fenêtre de l'IDE. Les vues peuvent être déplacées à la souris par drag and drop pour changer la disposition de la perspective. Plusieurs vues peuvent partager le même cadre, auquel cas, une barre d'onglets permet de basculer entre les vues. Un double clic sur le titre d'une vue provoque l'affichage du cadre qui la contient en pleine fenêtre, réduisant les autres cadres à une icône sur les côtés. Un second double clic restaure les cadres.

Le menu "Window" permet de changer de perspective, et d'ajouter des vues à la perspective courante. Une vue peut également être retirée de la perspective affichée en utilisant la croix à droite du titre de la vue.

Eclipse

Édition de lignes

L'éditeur de code possède des raccourcis clavier pratiques rendant l'édition des lignes de code plus rapide :

Touches		Effet
Shift	↵ Enter	Ajouter une nouvelle ligne après la ligne courante.
Ctrl	↑/↓	Faire défiler la vue vers le haut/le bas.
CtrlShift	↑/↓	Déplacer le curseur sur le membre précédent/suivant de la classe.
Alt	↑/↓	Déplacer la ligne courante ou les lignes sélectionnées vers le haut/le bas dans le texte.
CtrlAlt	↑/↓	Dupliquer la ligne courante ou les lignes sélectionnées vers le haut/le bas.
CtrlShift	:	Commenter/Décommenter la ligne courante.

Complétion de code

L'éditeur de code peut compléter automatiquement le code là où se trouve le curseur :

Touches		Effet
Ctrl	Espace	Ouvrir la liste des suggestions de complétion. Une fois la suggestion choisie, la validation se fait par l'une des touches suivantes : ↵ Enter, n'ajoute rien derrière la suggestion ; Espace ou ., ajoute également le caractère produit derrière la suggestion. Toute autre touche produit le caractère sans valider (annuler la complétion).
AltShift	:	Complète avec la seule possibilité, ou produit un bip s'il y a plusieurs possibilités.

Navigation et autres astuces

• Dans les codes sources dépassant la hauteur de fenêtre de l'éditeur, placez le pointeur de la souris sur l'accolade fermante d'un bloc pour voir apparaître un résumé du code d'ouverture du bloc en bulle d'aide. Ceci est fort utile pour vérifier quel bloc est fermé par l'accolade sans avoir à faire défiler le code.
• Placez le pointeur de la souris sur un identifiant de classe, méthode ou variable et enfoncez la touche Ctrl pour faire apparaître un lien cliquable vers la définition.
• Cliquez sur un identifiant de membre de classe pour faire apparaître toutes les occurrences d'utilisation dans le fichier : à la fois dans le texte et dans la barre de défilement. Les blocs apparaissant dans la barre de défilement sont cliquables pour faire défiler le code à la position de l’occurrence. Il y a deux couleurs distinctes pour les occurrences utilisées en lecture (accès, appel, ...) et celles utilisées en écriture (affectation).

  Il peut arriver que cela ne semble pas fonctionner car l'éditeur peut être dans un mode autre que celui par défaut. Il faut dans ce cas appuyer une ou deux fois la touche Échap pour que cela fonctionne.

Créer une archive java (JAR)

Une archive java (JAR : Java Archive) est un fichier d'extension .jar regroupant les fichiers java sous la forme d'une archive compressée au format Zip :

• Une archive des fichiers sources (*.java) permet la distribution des sources d'une application,
• Une archive des fichiers binaires (*.class) permet la distribution d'une application et son exécution.

Le JDK fournit la commande jar pour la création d'archives et l'extraction de fichiers.

Eclipse permet de créer une archive depuis l'interface graphique de l'IDE.

• Pour créer une archive de fichiers :
  1. Cliquez le menu « File », « Export » ;
  2. Sélectionnez « Java », « JAR file » ;
  3. Sélectionnez les fichiers à inclure, le fichier JAR à créer et les options, puis cliquez le bouton « OK ».

     Vous pouvez également accéder à la création de fichiers JAR en sélectionnant « Export » dans le menu du clic droit sur un projet depuis la vue « Package Explorer ». Les fichiers du projet sont alors présélectionnés dans la boîte de dialogue.

• Pour créer une archive d'application exécutable (quand l'application a déjà été lancée depuis Eclipse) :
  1. Cliquez le menu « File », « Export », ou clic droit sur un projet puis « Export » ;
  2. Sélectionnez « Java », « Runnable JAR file » ;
  3. Sélectionnez la configuration de lancement à utiliser ;
  4. Sélectionnez le fichier JAR à créer et les options ;
  5. Vous pouvez éventuellement entrez un fichier de script ANT à générer avec les options d'export ;
  6. Cliquez le bouton « OK ».

Vous pouvez également lancer un script ANT généré précédemment ou créé manuellement pour générer l'archive.

Visual Studio Code

Visual Studio Code (ou simplement nommé "code") est un logiciel éditeur de texte graphique, gratuit fonctionnant sous Windows. Il est capable de prendre en charge le débogage, d'effectuer la coloration syntaxique, l'auto-complétion et surtout le pliage de code (code folding), c'est à dire le masquage à volonté de différents blocs d'instructions (contenu d'une classe, d'une fonction, d'une boucle, etc.) : cette fonctionnalité se révèle extrêmement pratique lorsque vos scripts commencent à s'allonger... Il intègre également la gestion de version (notamment Git et SVN), une fenêtre de terminal ainsi qu'un raccourci pour lancement des scripts.

Cet éditeur est disponible pour Windows sur https://code.visualstudio.com .

Langages supportés

Visual Studio Code prend immédiatement en charge presque tous les principaux langages informatiques.

Plusieurs d'entre eux sont inclus par défaut, comme HTML et CSS, et aussi JavaScript, TypeScript, Java, PHP, mais d'autres extensions de langage peuvent être trouvées et téléchargées gratuitement à partir de VS Code Marketplace.

Utilisation

Édition de lignes

L'éditeur de code possède des raccourcis clavier pratiques rendant l'édition des lignes de code plus rapide :

Touches		Effet
Ctrl	↵ Enter	Ajouter une nouvelle ligne après la ligne courante.
Ctrl	↑/↓	Faire défiler la vue vers le haut/le bas.
Alt	↑/↓	Déplacer la ligne courante ou les lignes sélectionnées vers le haut/le bas dans le texte.
AltShift	↑/↓	Dupliquer la ligne courante ou les lignes sélectionnées vers le haut/le bas.
Ctrl	:	Commenter/Décommenter la ligne courante.

Bases du langage

Un programme Java est une suite d'instructions exécutées de manière séquentielle. D'une manière générale, les instructions sont terminées par des points-virgules « ; ».

Ces instructions s'exécutent de gauche à droite et de haut en bas. Elles peuvent être organisées dans des blocs.

Identificateurs

Les différentes parties d'une classe possède un nom, qui doit être unique dans le contexte local afin d'identifier cet élément :

• nom du package où se situe la classe (implique une structure de répertoires ayant les mêmes noms),
• nom de la classe et des classes internes,
• nom des méthodes et attributs membres de la classes,
• nom des variables locales aux méthodes.

Tous ces noms sont appelés identificateurs et ont des contraintes :

• Un identificateur ne peut être composé que de lettres, de chiffres et du caractère souligné. Les caractères unicode sont acceptés.
• Un identificateur ne peut commencer par un chiffre, pour éviter l'ambiguïté avec les nombres.
• Depuis Java 9, le caractère souligné seul n'est plus accepté car il est devenu un mot clé. En Java 8, cela provoque un avertissement à la compilation.
• Les identificateurs des packages étant identiques aux noms des répertoires, ils doivent également obéir aux règles des noms de répertoire acceptables sur tous les systèmes où le programme tourne. Notamment sur Windows, certains noms sont réservés : aux, nul, com1 ...

Exemples d'identificateurs

Identificateurs valides	Identificateurs invalides
somme_en_€ somme_en_$ somme_en_£ dépenses_2022	7jours // <!> commence par un chiffre somme totale // <!> contient un espace revenus+dépenses // <!> contient un caractère réservé (+)

Point d'entrée du programme

Tout programme Java contient au moins une classe, nommée par convention avec une majuscule contrairement aux méthodes. De plus, il nécessite un point d'entrée. Pour un programme simple, le point d'entrée est la méthode "main" qui doit être publique, statique et située dans une classe qui elle même doit être publique (d'où les mots-clés public et static) :

public class ClassTest
{
	public static void main(String args[])
	{
		// Instructions du programme
	}
}

L'argument args de cette méthode contient les paramètres passés au programme par la ligne de commande.

D'autres types de programmes, comme les applets, les servlets ou encore les applications Android, utilisent d'autres méthodes comme point d'entrée.

Blocs d'instructions

Un bloc d'instructions est une suite d'instructions commençant par une accolade ouvrante ( { ) et se terminant par une accolade fermante ( } ).

Un bloc d'instructions est considéré comme une seule instruction par les instructions for, while, if, else et case. Nous détaillerons cela plus loin.

Ce bloc délimite également la portée des variables. Toute variable déclarée dans ce bloc n'est accessible qu'à partir de ce bloc, et n'existe que durant l'exécution du bloc.

Commentaires

Pour plus de détails voir : Programmation Java/Commentaires.

Les commentaires sont, en programmation informatique, des portions du code source ignorées par le compilateur. Ils sont très pratiques pour préciser quelque chose ou pour "mettre de côté" du code sans le supprimer. Java permet d'insérer des commentaires en utilisant deux syntaxes différentes :

• La séquence // permet d'insérer un commentaire sur une seule ligne, qui se termine donc à la fin de la ligne.

• La séquence /* permet d'insérer un commentaire sur plusieurs lignes. La séquence */ marque la fin du commentaire. En d'autres termes, tout ce qui est situé entre /* et */ est considéré comme faisant partie du commentaire.

Exemple :

// Commentaire sur une ligne
public class /* un commentaire au milieu de la ligne */ Exemple
{
    /*
        Commentaire sur
        plusieurs lignes
        ...
    */
    public static void main(String[] args)
    {
    }
}

Commentaire Javadoc

Les commentaires normaux sont totalement ignorés par le compilateur Java.

En revanche, certains commentaires sont interprétés par le générateur automatique de documentation Javadoc.

Ces commentaires commencent par la séquence /** et se terminent par */. Le contenu décrit l'entité qui suit (classe, interface, méthode ou attribut), suivi d'une série d'attributs dont le nom commence par un arobase @.

La documentation générée étant au format HTML, il est possible d'insérer des balises dans la description.

Exemple :

/**
    Une classe pour illustrer les commentaires Javadoc.
    @author Moi :-)
*/
public class Exemple
{
    /**
        Une méthode <b>main</b> qui ne fait rien.
        @param args Les arguments de la ligne de commande.
    */
    public static void main(String[] args)
    {
    }
}

En fait, il existe un attribut Javadoc qui est pris en compte par le compilateur : l'attribut @deprecated. Cet attribut marque une classe, une méthode ou une variable comme obsolète. Ce qui signifie que si une autre classe l'utilise un avertissement est affiché à la compilation de cette classe.

Exemple :

/**
    Une méthode obsolète. Il faut utiliser get() à la place.
    @deprecated
*/
public Object getElement(int index)
{ ... }

/**
    Une nouvelle méthode.
*/
public Object get(int index)
{ ... }

Cet attribut permet de modifier une bibliothèque de classe utilisée par plusieurs applications, en la laissant compatible avec les applications utilisant l'ancienne version, mais en indiquant que les anciennes classes / méthodes / variables ne doivent plus être utilisées et pourraient ne plus apparaître dans une version ultérieure.

Premier programme

Premier programme

Le fichier source

Ce programme doit être écrit dans le fichier Exemple.java.

public class Exemple
{
	public static void main(String[] args)
	{
		System.out.println("Hello world!");
	}
}

Explications sur le langage

Ce programme est le classique Hello world. Comme son nom l'indique, ce programme va afficher la phrase "Hello world" à l'écran. Analysons-le ligne par ligne :

public class Exemple
{

Cette ligne déclare une classe publique que nous appelons Exemple.

Un fichier .java ne peut contenir qu'une seule classe publique et le fichier doit porter le nom de cette classe. Ainsi, le fichier de ce premier exemple s'appellera obligatoirement Exemple.java (en respectant la casse).

Ce système de nommage permet au compilateur et à l'interpréteur de trouver les fichiers correspondant à une classe.

public static void main(String[] args)
{

Cette ligne déclare une méthode appelée main. Cette méthode est le point d'entrée du programme (la méthode appelée lorsqu'il sera exécuté).

Elle prend en argument un tableau de chaînes de caractères (String[] args) et ne retourne rien (void).

Cette méthode est publique et statique, ce qui sera expliqué plus loin.

System.out.println("Hello world!");

Cette dernière instruction invoque la méthode println de l'objet out se trouvant dans la classe System en lui passant en argument la chaîne Hello world!. L'exécution de cette méthode aura pour résultat l'affichage de Hello world!.

Cette ligne peut sembler obscure pour l'instant. Les détails seront abordés par la suite.

Compilation du fichier source

Tapez le programme précédent et sauvegardez le dans un fichier Exemple.java (pour la raison expliquée précédemment) et tapez dans une fenêtre :

Invite de commande DOS	Terminal Unix
> javac Exemple.java > dir Exemple.class Exemple.java >	$ javac Exemple.java $ ls Exemple.class Exemple.java $

Le compilateur Javac a produit le fichier Exemple.class, contenant le code intermédiaire. Ce fichier n'est normalement pas éditable, ce qui peut garantir le copyright.

En cas de problèmes...

Voici les points à vérifier selon le type de problème :

Le système indique que le compilateur est introuvable

1. Vérifiez que vous avez installé un kit de développement Java (le JDK) et pas simplement un environnement d'exécution (JRE) qui ne comporte pas les outils de compilation.
2. Vérifiez que le chemin du répertoire bin contenant le compilateur javac (javac.exe sous Windows) est dans la liste de la variable d'environnement PATH.

Le compilateur se lance mais affiche une erreur de classe non trouvée

1. Si la classe ne déclare aucun paquetage (package), vérifiez que vous lancez la commande depuis le répertoire où se trouve le fichier source (*.java). Changez de répertoire si nécessaire avant de recommencer.
2. Sinon, vous devez lancer la commande depuis le répertoire parent du paquetage racine, en donnant le chemin relatif du fichier source depuis ce répertoire parent.
3. Dans les deux cas ci-dessus, en plus de changer de répertoire courant, il peut être nécessaire d'ajouter le chemin de ce répertoire dans le classpath. Cela peut être fait soit dans la ligne de commande avec l'option -classpath (ou -cp), soit dans la variable d'environnement CLASS_PATH.

Le compilateur se lance mais affiche une erreur de syntaxe

1. Vérifiez le contenu du fichier source. Pour compiler les exemples de ce livre, le mieux est de faire un copier-coller complet du code.
2. Assurez-vous de compiler le bon fichier source et pas un autre.

Exécution du programme

Java est une machine virtuelle java fournie par Oracle et disponible pour de nombreux environnements.

Pour exécuter notre code intermédiaire, il faut taper :

java Exemple

L'exécution du programme affiche dans une fenêtre console la fameuse phrase Hello world!.

En cas de problèmes...

Voici les points à vérifier selon le type de problème :

Le système indique que la commande java est introuvable

1. Vérifiez que vous avez installé un kit de développement Java (le JDK).
2. Vérifiez que le chemin du répertoire bin contenant l'interpréteur java (java.exe sous Windows) est dans la liste de la variable d'environnement PATH.

L'interpréteur se lance mais affiche une erreur de classe non trouvée

1. Vérifiez que vous avez compilé le fichier source *.java (voir section précédente) sans erreur, c'est-à-dire que vous avez obtenu un fichier compilé *.class.
2. Si la classe ne déclare aucun paquetage (package), vérifiez que vous lancez la commande depuis le répertoire où se trouve le fichier compilé (*.class). Changez de répertoire si nécessaire avant de recommencer.
3. Sinon, vous devez lancer la commande depuis le répertoire parent du paquetage racine, en donnant le nom complet de la classe (incluant le nom du paquetage).
4. Dans les deux cas ci-dessus, en plus de changer de répertoire courant, il peut être nécessaire d'ajouter le chemin de ce répertoire dans le classpath. Cela peut être fait soit dans la ligne de commande avec l'option -classpath (ou -cp), soit dans la variable d'environnement CLASS_PATH.

L'interpréteur se lance mais rien ne s'affiche, ou le comportement n'est pas le même

1. Vérifiez le contenu du fichier source. Pour compiler les exemples de ce livre, le mieux est de faire un copier-coller complet du code.
2. Assurez-vous de lancer la bonne classe principale et pas une autre.

Extraits de code dans ce livre

Dans ce livre, les chapitres peuvent être illustrés par du code source ne constituant pas une application complète en général, afin de ne pas encombrer le code avec les déclarations de classes et de méthode principale. Ces extraits de code incluent en général des importations de paquetages, des déclarations de variables et des instructions. Toutes ces déclarations peuvent être incluses dans le modèle suivant afin de constituer une application pour tester les extraits de code :

package org.wikibooks.org;

//... import de paquetages ici
//    exemple :
//import java.util.*;

public class Exemple
{
	//... variables membres et statiques ici
	//    exemple :
	//private static String groupe = "Tous";

	public static void main(String[] args)
	{
		//... variables locales ici
		//    exemple :
		//String salut = "Bonjour";

		//... instructions ici
		//    exemple :
		//System.out.println(salut + " à " + groupe);
	}
}

Voir aussi

• (anglais) http://docs.oracle.com/javase/tutorial/getStarted/index.html

Commentaires

Principe

Un commentaire permet d'insérer du texte qui ne sera pas compilé ni interprété. Il sert à ajouter du texte au code source.

Il est utile pour expliquer ce que fait le code source :

• expliquer comment utiliser la classe / la méthode correctement, à quel moment, avec quels types de paramètres, etc. ;
• expliquer le choix technique effectué : pourquoi tel algorithme et pas un autre, pourquoi appeler telle méthode, pourquoi telle valeur pour la constante, etc. ;
• expliquer ce qui devra être fait par la suite (liste de chose à faire) : amélioration, problème à corriger, etc. ;
• donner les explications nécessaires à la compréhension du code pour le reprendre soi-même plus tard, ou pour d'autres développeurs.

Il peut aussi être utilisé pour que le compilateur ignore une partie du code : code temporaire de débogage, code en cours de développement, etc.

Par ailleurs, il existe aussi deux types de commentaires interprétables qui seront détaillées dans deux chapitres ultérieurs :

• les tags Javadoc, utilisés pour la documentation des classes.
• les annotations, pour donner des instructions relatives au programme.

Syntaxe

Les commentaires en Java utilisent la même syntaxe qu'en C++ :

• La séquence // permet d'insérer un commentaire sur une seule ligne, qui se termine donc à la fin de la ligne.
• La séquence /* permet d'insérer un commentaire sur plusieurs lignes. La séquence */ marque la fin du commentaire. En d'autres termes, tout ce qui est situé entre /* et */ est considéré comme faisant partie du commentaire.

Exemples

// Un commentaire pour donner l'exemple

int n = 10; // 10 articles

/*
Ceci est un commentaire
sur plusieurs lignes.
*/

/*
Code de débogage désactivé :

int a=10;
while (a-->0) System.out.println("DEBUG: tab["+a+"]="+tab[a]);
*/

Types de base

Les types de base ou types primitifs de Java sont listés dans le tableau plus bas.

Remarques :

• Une constante numérique de type entier est considérée comme étant de type int. Il faut ajouter le suffixe L pour avoir une constante de type long.
• La base par défaut des constantes entières est décimale (base 10), et peut être modifiée avec le préfixe 0x pour la base hexadécimale (base 16 ; ex : 0x1F0C) ou avec le préfixe 0 pour la base octale (base 8 ; ex : 0777).
• Une constante numérique à virgule est considérée comme étant de type double. Il faut ajouter le suffixe F pour avoir une constante de type float. Il existe également un suffixe D pour double mais son utilisation est optionnelle.
• String est le seul type non-primitif (donc absent du tableau) dont les instances possèdent une syntaxe littérale :

  "caractères..."

Types primitifs de Java

Type	Taille	Syntaxe	Description	Intervalle
char	2 octets 16 bits	'caractère'	Une unité de code, suffisant à représenter un grand nombre de point de code, et même un caractère Unicode (UTF-16) 'b' '\u250C'	'\u0000' à '\uFFFF'
byte	1 octet 8 bits		Un nombre entier de 8 bits (soit un octet) signé	-128 à 127
short	2 octets 16 bits		Un nombre entier de 16 bits signé entre −32 768 et +32 767	-32768 à 32767
int	4 octets 32 bits	[+|-]chiffres...	Un nombre entier de 32 bits signé entre −2 147 483 648 et +2 147 483 647	-2147483648 à 2147483647
long	8 octets 64 bits	[+|-]chiffres...L	Un nombre entier de 64 bits signé entre −9 223 372 036 854 776 000 et +9 223 372 036 854 776 000	-9223372036854775808L à 9223372036854775807L
float	4 octets 32 bits	[+|-][chiffres].[chiffres][E[+|-]chiffres]F	Un nombre à virgule flottante de 32 bits signé (simple précision)	de $2^{-149}$ (Float.MIN_VALUE) à $2^{128}-2^{104}$ (Float.MAX_VALUE), 0.0F, $-\infty$ (Float.NEGATIVE_INFINITY), $+\infty$ (Float.POSITIVE_INFINITY), pas un nombre (Float.NaN).
double	8 octets 64 bits	[+|-][chiffres].[chiffres][E[+|-]chiffres][D]	Un nombre à virgule flottante de 64 bits signé (double précision)	de $2^{-1074}$ (Double.MIN_VALUE) à $2^{1024}-2^{971}$ (Double.MAX_VALUE), 0.0D, $-\infty$ (Double.NEGATIVE_INFINITY), $+\infty$ (Double.POSITIVE_INFINITY), pas un nombre (Double.NaN).
boolean	1 octet	false|true	Une valeur logique	false (faux) ou true (vrai)

Nombres

Comme le montre le tableau précédent, Java possède différents types primitifs pour représenter les nombres. Ces types sont tous signés :

• les nombres entiers sur 8 bits (byte), 16 bits (short), 32 bits (int) et 64 bits (long) ;
• les nombres à virgule flottante sur 32 bits (float) et 64 bits (double) ;

excepté le type char utilisé pour représenté un point de code Unicode sur 16 bits qui peut aussi être utilisé comme type numérique non signé.

Pour aller au-delà de 64 bits, Java peut gérer des nombres de taille arbitraire, occupant plus de mémoire, via des types non primitifs.

Depuis Java 7, le caractère souligné peut être utilisé pour séparer les chiffres (et uniquement les chiffres) afin de les regrouper.

Exemple :

long isbn = 978_2_416_00018_8L; // Suffixe L pour un nombre de type long
double pi = 3.14__159__26;

Il ne peut pas être placé avant le nombre, ou entre un chiffre et le point décimal ou le suffixe :

// Erreurs de compilation :
long isbn = _978_2_416_00018_8_L;
double pi = _3._14__159__26_;

Booléens

Comme en Pascal, le langage Java a un type dédié aux résultats de l'évaluation de conditions ou expressions booléennes : le type boolean. Les deux valeurs possibles sont true (vrai) et false (faux).

boolean en_dehors_de_l_intervalle = (valeur < min) || (valeur > max);

if (en_dehors_de_l_intervalle)  // utilisation dans une condition if
{
    System.out.println("La valeur et en dehors de l'intervalle de validité.");
}

Ce type est particulièrement utile pour réutiliser le résultat d'une condition plusieurs fois, ou initialiser un état selon une condition.

Les opérateurs sur les booléens sont les suivants :

ou ||

Le résultat est vrai si l'un des deux opérandes est vrai, faux sinon.

et &&

Le résultat est vrai si les deux opérandes sont vrai, faux sinon.

non !

Le résultat est vrai si l'opérande est faux, et vice-versa.

Les deux opérandes binaires du et et du ou sont évalués de manière paresseuse (lazy evaluation) : le deuxième opérande n'est pas évalué si la valeur du premier suffit à déterminer le résultat final :

• Pour le ou, si le premier opérande est true, le résultat est true.
• Pour le et, si le premier opérande est false, le résultat est false.

Cela a de l'importance pour l'évaluation d'expression du deuxième opérande, notamment l'appel à une méthode ou l'accès à un membre d'un objet.

Exemple :

boolean non_vide = texte != null && texte.length() > 0;
// Si texte == null, la non évaluation du deuxième opérande empêche un déréférencement
// de la référence null et évite donc une exception de type NullPointerException.

Les valeurs booléennes peuvent aussi être utilisés avec les opérateurs sur les bits c'est-à-dire & et | qui évaluent systématiquement les deux opérandes.

boolean non_vide = texte != null & texte.length() > 0; // <!> Erreur d'opérateur
// Si texte == null, le deuxième opérande est tout de même évalué et un déréférencement
// de la référence null a lieu, provoquant une exception de type NullPointerException !

Pour effectuer un ou exclusif sur les booléens, il est possible d'utiliser l'opérateur de comparaison différent != ou l'opérateur ou exclusif sur les bits ^ qui dans les deux cas évaluent les deux opérandes.

La comparaison avec les valeurs true et false est inutile et peut apporter de la confusion.

if (non_vide == true) { ... }
if (non_vide == false == false) { ... }

Caractères pour char et String

Les caractères spéciaux suivants peuvent être utilisés pour les valeurs littérales des types char et String :

\r (ou \u000D)

Retour chariot (carriage Return),

\n (ou \u000A)

Nouvelle ligne (New line),

\f (ou \u000C)

Nouvelle page (Feed page),

\b (ou \u000C)

Retour arrière (Backspace),

\t (ou \u0009)

Tabulation (Tab),

\"

Guillemet (pour qu'il soit inclus au lieu de marquer la fin de la chaîne de caractères),

\'

Apostrophe (pour qu'il soit inclus au lieu de marquer la fin du caractère),

\OOO

Caractère 8 bits dont le code OOO est spécifié en octal (jusqu'à 3 chiffres),

\uXXXX

Caractère 16 bits (UTF-16) dont le code XXXX est spécifié en hexadécimal sur 4 chiffres exactement.

Cette séquence d'échappement peut également être utilisée en dehors des chaînes et caractères dans le code source :

\u0070ublic \u0063lass UneClasse ... /* <- public class UneClasse ... */

Cette fonctionnalité du langage est cependant à réserver au cas d'utilisation de code Java externe où les identificateurs de classe, attributs ou méthodes utilisent des caractères non supportés par le clavier du développeur (par exemple, des caractères Japonais).

String exemple = "Ce texte est la première ligne,\n\tsuivie d'une seconde ligne indentée par une tabulation.";

Variables et classes

Les classes de base comme String ne sont pas des types primitifs. Il est aisé de les confondre mais les conventions habituelles d'écriture permettent de distinguer les deux types de données. Les types de variables primitifs sont toujours écrits en minuscules, par contre les noms des classes ont par convention leur premier caractère en majuscule. Aussi lorsque vous rencontrez un Boolean, ce n'est pas un type de base mais bien une classe. En effet les valeurs de type primitif peuvent être encapsulées, et Java fournit d'ailleurs pour tous les types primitifs des classes d'encapsulation appelées wrappers.

Ceci peut être utile dans certains cas pour bénéficier de certaines caractéristiques de leur classe mère Object. Par exemple, la pose d'un verrou de synchronisation (instruction synchronized) ne peut se faire que sur un objet.

Les emballages de types primitifs

Une classe d'emballage (wrapper en anglais) permet d'englober une valeur d'un type primitif dans un objet. La valeur est stockée sous la forme d'un attribut. Chaque classe permet de manipuler la valeur à travers des méthodes (conversions, ...).

• Character pour char
• Byte pour byte
• Short pour short
• Long pour long
• Integer pour int
• Float pour float
• Double pour double
• Boolean pour boolean

Auto-boxing

L'auto-boxing permet la conversion d'une valeur de type primitif en objet de la classe englobante correspondante de manière implicite, notamment lors d'une affection ou d'un passage d'arguments en paramètres d'une méthode.

Exemple :

public Integer somme(Integer a, Integer b)
{
	// <!> a et b sont de type objet et peuvent valoir null.
	// Dans ce cas, pour cette méthode, considérer que null vaut 0 :
	if (a==null) return b;
	if (b==null) return a;
	return a + b;
}

//...
System.out.println("Somme 1+2 = "+somme(1,2));
System.out.println("Somme  +2 = "+somme(null,2));

Pour plus de détails, voir la section Autoboxing du chapitre Transtypage de ce livre.

Conversions

Pour convertir une valeur du type indiqué par la ligne vers celui de la colonne :

Conversion	vers Integer	vers Float	vers Double	vers String	vers Array	vers Boolean
d'Integer	-	(float)x	(double)x	x.toString()	new int[] {x}
de Float	java.text.DecimalFormat("#").format(x)	-	(double)x x.doubleValue()	x.toString() Float.toString(x)	new float[] {x}
de Double	java.text.DecimalFormat("#").format(x)	java.text.DecimalFormat("#").format(x)	-	x.toString()	new double[] {x}
de String	Integer.parseInt(x)	Float.parseFloat(x)	Double.parseDouble(x)	-	new String[] {x}	Boolean.valueOf(x)
de tableau	x[0]	x[0]	x[0]	Arrays.toString(x)	-
de Boolean						-

Opérateurs

Les expressions sont évaluées en suivant l'ordre de priorité des opérateurs.

Les opérateurs

Le tableau ci-dessous présente la liste des opérateurs utilisables en Java, avec leur signification et leur associativité, dans l'ordre de leur évaluation (du premier au dernier évalué) et le type de données auquel chaque opérateur s'applique. Les opérateurs regroupés entre deux lignes épaisses ont la même priorité.

Opérateur	Description	Type	Associativité
()	Appel de méthode	classes et objets	de gauche à droite
[]	Elément d'un tableau	tableaux
.	Membre d'une classe ou d'un objet	classes et objets
++	Incrémentation post ou pré-fixée	byte char short int long float double	de droite à gauche
--	Décrémentation post ou pré-fixée	byte char short int long float double
+	Positif	byte char short int long float double
-	Négation	byte short int long float double
!	Non logique	boolean
~	Non binaire	byte char short int long
(type)	Conversion de type	tous
*	Multiplication	byte char short int long float double	de gauche à droite
/	Division	byte char short int long float double
%	Modulo (reste de la division entière)	byte char short int long
+	Addition	byte char short int long float double String (concaténation)	de gauche à droite
-	Soustraction	byte char short int long float double
<<	Décalage de bit vers la gauche	byte char short int long	de gauche à droite
>>	Décalage de bit vers la droite (signe conservé)	byte char short int long
>>>	Décalage de bit vers la droite (signe décalé)	byte char short int long
<	Inférieur	byte char short int long float double	de gauche à droite
<=	Inférieur ou égal	byte char short int long float double
>	Supérieur	byte char short int long float double
>=	Supérieur ou égal	byte char short int long float double
==	Egal	byte char short int long float double objet	de gauche à droite
!=	Différent	byte char short int long float double objet
&	ET binaire	byte char short int long boolean	de gauche à droite
^	OU exclusif binaire	byte char short int long boolean	de gauche à droite
|	OU binaire	byte char short int long boolean	de gauche à droite
&&	ET logique	boolean	de gauche à droite
||	OU logique	boolean	de gauche à droite
?:	Opérateur ternaire de condition	boolean ? tous : tous	de droite à gauche
=	Affectation	tous	de droite à gauche
+=	Addition et affectation	byte char short int long float double String (concaténation)
-=	Soustraction et affectation	byte char short int long float double
*=	Multiplication et affectation	byte char short int long float double
/=	Division et affectation	byte char short int long float double
%=	Modulo et affectation	byte char short int long float double
<<=	Décaler à gauche et affectation	byte char short int long
>>=	Décaler à droite (excepté signe) et affectation	byte char short int long
>>>=	Décaler à droite (signe aussi) et affectation	byte char short int long
&=	ET binaire et affectation	byte char short int long boolean
^=	OU exclusif binaire et affectation	byte char short int long boolean
|=	OU binaire et affectation	byte char short int long boolean
,	Enchaînement d'expressions	tous	de gauche à droite

Chaque case de la colonne « associativité » regroupe les opérateurs de même priorité.

Expressions

short et byte

Java effectue une conversion en valeur de type int de manière implicite sur les valeurs de type short et byte dès qu'une opération est effectuée, ce qui peut donner des résultats non conforme à ce que l'on pourrait attendre (détails).

Expressions booléennes

Les expressions booléennes employant les opérateurs ET logique (&&) et OU logique (||) sont évaluées de manière paresseuse. C'est à dire que l'évaluation s'arrête aussitôt que le résultat est déterminé.

Exemple avec l'opérateur ET logique (vrai si les deux opérandes sont vrais), si le premier opérande est faux le résultat est faux et le deuxième opérande n'est pas évalué. Si le deuxième opérande est le résultat de l'appel à une méthode, cette méthode ne sera pas appelée :

String s = getText();
if ((s!=null) && (s.length()>0))
// si s vaut null, la longueur n'est pas testée car cela provoquerait une exception.
{ /*...*/ }

Parfois ce comportement n'est pas désirable. Dans ces cas-là, il faut utiliser les opérateurs binaires équivalents ET (&) et OU (|).

Le remplacement dans l'exemple précédent serait cependant une erreur :

String s = getText();
if ((s!=null) & (s.length()>0))
// si s vaut null, la longueur est tout de même testée et provoque donc une exception !
{ /*...*/ }

Savoir si une racine carrée est entière

La fonction calculant les racines carrées pouvant trouver des nombres à virgules, voici une courte technique pour savoir s'il s'agit d'un entier :

public boolean testRacineEntiere(int n)
{
	int r = (int)Math.sqrt(n);
	return (r*r == n);
}

Conditions

En Java, les séquences d'instructions if...else et switch..case permettent de formuler des traitements conditionnels.

Instructions if...else

L'instruction if permet d'exécuter une instruction (ou un bloc d'instructions) si une condition est remplie. La condition est une expression booléenne dont le résultat est de type boolean.

if (condition)
	// instruction à exécuter

L'instruction else complète l'instruction if. Elle permet d'exécuter une instruction si la condition indiquée par le if n'est pas remplie :

if (condition)
	// instruction à exécuter
else
	// instruction à exécuter si la condition n'est pas remplie

Exemple :

if (a > 10) System.out.println("A est plus grand que 10.");
else System.out.println("A ne dépasse pas 10.");

Pour plusieurs instructions, il faut les regrouper avec des accolades :

if (condition) 
{
	// instructions à exécuter
}
else
{
	// instructions à exécuter si la condition n'est pas remplie
}

On peut aussi enchaîner les tests conditionnels les uns à la suite des autres :

if (condition1)
{
	// bloc1
}
else if (condition2)
{
	// bloc2
}
else
{
	// bloc3
}

Pour une meilleure compréhension du code, il est recommandé que la condition dans le if soit positive et simplifiée.

À éviter	Recommandé
public void ouvrirFichier(boolean mode_local) { if (!mode_local) { // pas en mode local ... } else { // en mode local ... } }	public void ouvrirFichier(boolean mode_local) { if (mode_local) { // en mode local ... } else { // pas en mode local ... } }
if (! (mode != OPEN || !can_read) ) { // Condition difficile à comprendre ... // }	if (mode == OPEN && can_read) { // Condition plus facile à comprendre : // si mode vaut OPEN et autorisé à lire }

Pareillement, les variables booléennes devraient évaluer une condition positive plutôt que négative.

À éviter	Recommandé
boolean pas_d_ouverture = mode != OPEN || !can_read if (pas_d_ouverture) { // pas d'ouverture possible }	boolean ouverture = mode == OPEN && can_read if (!ouverture) { // pas d'ouverture possible }

Instructions switch...case

La séquence d'instructions switch permet d'exécuter différentes instructions (ou blocs d'instructions) en fonction d'une liste de cas. L'instruction default permet de définir un cas par défaut.

switch (expression)
{
	case constante1:
		// instructions à exécuter
		break;
	case constante2:
		// instructions à exécuter
		break;
	case constante3:
	case constante4:
		// instructions à exécuter pour les deux constantes
		break;
	// ...
	default:
		// instructions à exécuter
		break;
}

L'instruction break sert à sortir du test. Dans le cas contraire, les instructions du case suivant seraient également exécutées, ce qui est utile pour traiter plusieurs cas de la même façon. Pour plus de précision, voir la section suivante (itération).

Remarque : le dernier break est facultatif (qu'il s'agisse de la clause default dans le cas précédent, ou d'une clause case). Cependant ajouter ce dernier break améliore la maintenabilité du code en cas d'ajout d'un nouveau cas (case ou default) ou de déplacement du dernier cas.

L'instruction switch ne fonctionne que sur des types simples : int, short, byte et char, ainsi que sur les wrappers correspondants (Integer, Short, Byte et Character). Depuis JDK 6 on compte aussi le type énumération (enum), et depuis JDK 7 le String (mais pas sur OpenJDK 1.7).

Bloc de portée

Dans le code des méthodes, il est possible de créer des blocs de code entre accolades sans aucune construction spécifique avant (if, while, déclaration de méthode, ...). De tels blocs sont des blocs permettant de limiter la portée des variables.

Ce chapitre explique son utilité à travers différentes utilisations possibles.

Réutilisation de noms de variables

La limitation de la portée permet de réutiliser les noms de variables.

Exemple :

public double unCalculComplexe(double montant, int duree, double taux)
{
	{
		double total = coutTotalSurUnAn(montant, taux); // (1)
		if (total > 50000) taux = taux * 0.94;
	}
	// La variable total (1) devient hors de portée.
	// On peut réutiliser le nom de variable total :
	double total; // (2)
    total = coutTotalSur(duree, montant, taux); // (2)
	// ...
	return total;
}

L'ordre peut avoir de l'importance comme dans l'exemple suivant :

public double unCalculComplexe(double montant, int duree, double taux)
{
	double total; // (1)
	{
		double total = coutTotalSurUnAn(montant, taux); // (2)
		// ^ erreur de compilation ici car la variable total (2)
		//   est en conflit avec total (1) qui est toujours à portée.
		if (total > 50000) taux = taux * 0.94;
	}

    total = coutTotalSur(duree, montant, taux); // (1)
	// ...
	return total;
}

Restreindre la portée d'une variable

Restreindre la portée d'une variable en encadrant le bloc de code sensé être le seul à l'utiliser permet de tester que c'est le cas. Cela permet ensuite, par exemple, de déplacer ce bloc dans une méthode séparée pour le réutiliser.

public void uneMethodeAScinder()
{
	// ...
	{
		int nombre_de_pixels;
		// ...code déplaçable dans une méthode...
	}
	// Le code ci-dessous ne peut utiliser la variable nombre_de_pixels
	// devenue hors de portée et ne dépend donc pas de celle-ci.
	// ...
}

Réduire la quantité de pile utilisée

Les variables qui deviennent hors de portée libère immédiatement de l'espace pour d'autres variables locales dans la pile. Il est évidemment non recommandé d'avoir beaucoup de variables locales. Cependant réduire la quantité de pile est important pour les méthodes récursives : chaque nouvel appel prend une quantité importante de pile.

Réduire la quantité de mémoire utilisée

L'espace mémoire occupé par les objets alloués et référencés uniquement par les variables d'un bloc devient libérable quand ces variables deviennent hors de portée.

Exemple : Génération de plusieurs images

public void genererCartes(double longitude, double latitude)
{
	{
		int[] pixels = genererCarteZone(longitude-0.5, longitude+0.5, latitude-0.5, latitude+0.5);
		ecrireImage(new File(repertoire, "carte_gloable.png"), pixels);
	}
	// La variable pixels devient hors de portée.
	// Le tableau référencé devient libérable si la méthode ecrireImage et les méthodes
	// qu'elle appelle n'ont conservé aucune référence au tableau après utilisation.
	// Le garbage collector peut libérer la mémoire si besoin avant d'allouer le tableau
	// pour l'image ci-dessous.
	{
		int[] pixels = genererCarteZone(longitude-0.01, longitude+0.01, latitude-0.01, latitude+0.01);
		ecrireImage(new File(repertoire, "carte_detaillée.png"), pixels);
	}
}

Itérations

Les instructions itératives permettent de répéter l'exécution d'une ou plusieurs instructions, jusqu'à une condition de fin de boucle spécifique : compteur ayant dépassé une limite, changement d'état d'une condition... Java offre deux instructions permettant de réaliser des traitements itératifs : while, for. De plus, les instructions break et continue permettent d'altérer le déroulement des boucles.

Quand plusieurs instructions sont répétées, elles doivent être contenues dans un bloc d'instructions entre accolades.

Instruction while

L'instruction while continue d'exécuter le traitement situé dans la boucle tant que la condition indiquée est vérifiée :

while (condition)
{
    // instructions à exécuter
}

Exemple :

String s = "gro.skoobikiw.rf";
int i = s.length();
while (i>0)
{
    i--; // Décrémenter i
    System.out.print(s.charAt(i));
}
System.out.println();
// Affiche le contenu de la chaîne à l'envers : fr.wikibooks.org

Une autre forme du while évalue la condition à la fin de chaque cycle, plutôt qu'au début. Le bloc d'instruction est donc toujours exécuté au moins une fois :

do
{
    // instructions à exécuter
}
while (condition);

Instruction for

L'instruction for permet d'exécuter un traitement de manière répétitive, mais en spécifiant différemment la condition d'arrêt.

À l'intérieur des parenthèses se trouvent trois blocs d'instructions séparés par un point-virgule. L'exécution de la boucle for commence par exécuter le premier bloc, qui sert généralement à initialiser une variable. Ensuite le second bloc est exécuté (la condition). Si la condition retourne la valeur booléenne true, le corps de la boucle for est exécuté (le bloc d'instruction entre accolade). Sinon l'exécution de la boucle for se termine. Si le corps de la boucle a été exécuté, le troisième bloc est exécuté (incrémenter une variable en général) et le processus recommence : la condition est évaluée, etc.

Voici un exemple typique d'une boucle for qui défini un compteur pour exécuter la boucle i fois. En d'autres termes, le traitement est effectué tant que le compteur n'a pas atteint une limite :

for (int i=0 ; i<limite ; i=i+increment)
{
    // instructions à exécuter
}

Exemple :

String s = "gro.skoobikiw.rf";
for (i=s.length()-1 ; i>=0 ; i--)
    System.out.print(s.charAt(i));
System.out.println();
// Affiche le contenu de la chaîne à l'envers : fr.wikibooks.org

Environnement concurrentiel

L'accès aux données par l'intermédiaire des itérateurs est par essence séquentiel, deux threads ne peuvent bien sur pas utiliser le même itérateur, un objet ne peut pas fournir un itérateur à plusieurs threads. Il est conseillé d'utiliser dans ce cas les classes spécialisées de java.util.concurrent.

Sauts dans le code

Java permet de faire des sauts dans le code lors de l'exécution d'une boucle. C'est en général une mauvaise idée et il faut, autant que possible éviter de recourir à ces pratiques. Ces sauts sont toutefois utilisés notamment avec les boucles imbriquées pour éviter des conditions complexes pouvant être sources de confusion et de problèmes.

Il s'agit des instructions break qui permet de sortir immédiatement de la boucle (c'est-à-dire de sauter immédiatement à la première instruction qui suit la boucle) ou de l'instruction continue qui permet de ne pas exécuter le reste de l'itération en cours et passer à l'itération suivante, c'est-à-dire de sauter immédiatement au bloc d'incrémentation et à une nouvelle évaluation de la condition.

L'utilisation demeure obligatoire pour interrompre une boucle de type for each car la condition de boucle n'est pas modifiable. La boucle de type for each sera vue aussi dans les prochains chapitres : elle permet de parcourir les éléments des tableaux, des collections, et des classes itérables.

Exemple :

String[] theme_calendrier = { "Date", "Heure", "Jour de la semaine" };

for(String page : theme_calendrier)
    if (page.equals("Heure"))
    {
        System.out.println("Page trouvée.");
        break; // Interrompt la boucle la plus proche : for
    }

Un label peut être associé à une instruction de boucle ou un bloc d'instructions pour interrompre une boucle de plus haut niveau, et poursuivre l'exécution après l'instruction ou le bloc nommé.

Exemple :

String[][] pages_thematiques =
{
    // POO
    { "Classe", "Attribut", "Héritage" },
    // Calendrier
    { "Date", "Heure", "Jour de la semaine" },
    // Cuisine
    { "Recette", "Ustensiles", "Techniques" },
};

l_recherche:
{
    for(String[] pages : pages_thematiques)
    {
        for(String page : pages)
            if (page.equals("Heure"))
            {
                 System.out.println("Page trouvée.");
                 break l_recherche;
            }
    }
    System.out.println("Page non trouvée."); // Non exécuté si page trouvée.
}

Pour les collections

Le chapitre Collections montrera que ce type d'objet possède sa propre itération : pour chaque objet d'une collection.

Tableaux

Un tableau est un ensemble indexé de données d'un même type. L'utilisation d'un tableau se décompose en trois parties :

• Création du tableau ;
• Remplissage du tableau ;
• Lecture du tableau.

Création d'un tableau

Un tableau se déclare et s'instancie comme une classe :

int monTableau[ ] = new int[10];

ou

int [ ] monTableau = new int[10];

L'opérateur [ ] permet d'indiquer qu'on est en train de déclarer un tableau.

Dans l'instruction précédente, nous déclarons un tableau d'entiers (int, integer) de taille 10, c'est-à-dire que nous pourrons stocker 10 entiers dans ce tableau.

Si [ ] suit le type, toutes les variables déclarées seront des tableaux, alors que si [ ] suit le nom de la variable, seule celle-ci est un tableau :

int [] premierTableau, deuxiemeTableau;
float troisiemeTableau[], variable;

Dans ces quatre déclarations, seule variable n'est pas un tableau.

Remplissage d'un tableau

Une fois le tableau déclaré et instancié, nous pouvons le remplir :

int [] monTableau = new int[10];

monTableau[5] = 23;

L'indexation démarre à partir de 0, ce qui veut dire que, pour un tableau de N éléments, la numérotation va de 0 à N-1.

Dans l'exemple ci-dessus, la 6^ème case contient donc la valeur 23.

Nous pouvons également créer un tableau en énumérant son contenu :

int [] monTableau = {5,8,6,0,7};

Ce tableau contient 5 éléments.

Lorsque la variable est déjà déclarée, nous pouvons lui assigner d'autres valeurs en utilisant l'opérateur new :

monTableau = new int[]{11,13,17,19,23,29};

Lecture d'un tableau

Pour lire ou écrire les valeurs d'un tableau, il faut ajouter l'indice entre crochets ([ et ]) à la suite du nom du tableau :

int [] monTableau = {2,3,5,7,11,23,17};
int nb;

monTableau[5] = 23;  // ->  2 3 5 7 11 23 17
nb = monTableau[4];  // 11

L'indice 0 désigne le premier élément du tableau.

L'attribut length d'un tableau donne sa longueur (le nombre d'éléments). Donc pour un tableau nommé monTableau l'indice du dernier élément est monTableau.length-1.

Ceci est particulièrement utile lorsque nous voulons parcourir les éléments d'un tableau.

for (int i = 0; i < monTableau.length; i++)
{
    int élément = monTableau[i];
    // traitement
}

Parcours des tableaux

Java 5 fournit un moyen plus court de parcourir un tableau.

L'exemple suivant réalise le traitement sur monTableau (tableau d'entiers) :

int[] monTableau = {150, 200, 250};
for (int élément : monTableau)
{
   // traitement
}

Attention néanmoins, la variable element contient une copie de monTableau[i]. Avec des tableaux contenant des variables primitives, toute modification de élément n'aura aucun effet sur le contenu du tableau.

// Vaine tentative de remplir tous les éléments du tableau avec la valeur 10
for(int élément : monTableau)
{
    élément = 10;
}

// La bonne méthode :
for(int i=0 ; i<monTableau.length ; i++)
{
    monTableau[i] = 10;
}

// Ou plus court :
Arrays.fill(monTableau, 10);

Pour éviter de modifier la variable, utilisez le mot-clé final :

for (final int élément : monTableau)
{
	// traitement
	// toute tentative de modification de la variable élément sera détectée par le compilateur.
}

Tableaux à plusieurs dimensions

En Java, les tableaux à plusieurs dimensions sont en fait des tableaux de tableaux.

Exemple, pour allouer une matrice de 5 lignes de 6 colonnes :

int[][] matrice = new int[5][];
for (int i=0 ; i<matrice.length ; i++)
    matrice[i] = new int[6];

Java permet de résumer l'opération précédente en :

int[][] matrice=new int[5][6];

La première version montre qu'il est possible de créer un tableau de tableaux n'ayant pas forcément tous la même dimension.

On peut également remplir le tableau à la déclaration et laisser le compilateur déterminer les dimensions des tableaux, en imbriquant les accolades :

 int[][] matrice =
    {
        { 0, 1, 4, 3 } , // tableau [0] de int
        { 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 } // tableau [1] de int
    };

Pour déterminer la longueur des tableaux, on utilise également l'attribut length :

matrice.length     //  2
matrice[0].length  //  4
matrice[1].length  //  7

De la même manière que précédement, on peut facilement parcourir tous les éléments d'un tableau :

for (int i=0 ; i<matrice.length ; i++)
{
	for (int j=0 ; j<matrice[i].length ; j++)
	{
		//Action sur matrice[i][j]
	}
}

Depuis Java 5, il est possible de parcourir les valeurs comme ceci :

for (int[] row : matrice)
{
	for (int j=0 ; j<row.length ; j++)
	{
		//Action sur row[j]
	}
}

Le parcours des éléments du tableau row peut également utiliser la boucle for itérative sur le type primitif int. Ce type de boucle ne permet pas de modifier les éléments du tableau.

for (int[] row : matrice)
{
	// Modifications sur row[index] répercutées sur matrice[...][index]
	// Modifications sur row ignorées (copie locale de la référence au tableau)
	for (int cell : row)
	{
		// Action sur cell
		// Modifications sur cell ignorées (copie locale de la valeur)
	}
}

Pour une matrice d'objet, cela est donc également possible :

String[][] matrice_de_themes =
{
	{ "Java", "Swing", "JavaFX" },
	{ "Python", "Numpy" },
	{ "Vélo", "Chambre à air", "Rustine", "Guidon" },
	{ "Cuisine", "Recette", "Ingrédient", "Préparation", "Ustensile" },
};
for (String[] ligne_theme : matrice_de_themes)
{
	for (String mot : ligne_theme)
	{
		//Action sur mot
		System.out.println(mot);
	}
}

La classe Arrays

La classe Arrays du package java.util possède plusieurs méthodes de gestion des tableaux de types de base, et d'objets :

• la méthode asList convertit un tableau en liste,
• la méthode binarySearch effectue la recherche binaire d'une valeur dans un tableau,
• la méthode equals compare deux tableaux renvoie un booléen true s'ils ont même longueur et contenu,
• la méthode fill remplit un tableau avec la valeur donnée,
• la méthode sort trie un tableau dans l'ordre croissant de ses éléments.

String[] mots_clés = { "Série", "Auteur", "Épisode", "Comédien", "Acteur", "Film", "Cinéma", "Réalisateur" }; Arrays.sort(mots_clés); for(final String mot : mots_clés) System.out.println(mot);

Sortie console : Acteur Auteur Cinéma Comédien Film Réalisateur Série Épisode

Par défaut, Arrays.sort() place les caractères non ASCII après le "z" (ex : à, é...). Pour tenir compte de l'Unicode, il faut donc utiliser son deuxième paramètre : un java.text.Collator ou un java.util.Comparator.

String[] mots_clés = { "Série", "Auteur", "Épisode", "Comédien", "Acteur", "Film", "Cinéma", "Réalisateur" }; String règles_français = "<a,A<b,B<c,C<d,D<e,E<f,F<g,G<h,H<i,I" + "<j,J<k,K<l,L<m,M<n,N<o,O<p,P<q,Q<r,R" + "<s,S<t,T<u,U<v,V<w,W<x,X<y,Y<z,Z" + "<\u00E6,\u00C6 aa,AA"; RuleBasedCollator collatorFrançais = new RuleBasedCollator(règles_français); Arrays.sort(mots_clés, collatorFrançais); for(final String mot : mots_clés) System.out.println(mot);

Sortie console : Acteur Auteur Cinéma Comédien Épisode Film Réalisateur Série

Copie d'un tableau

La copie d'un tableau implique la copie de ses éléments dans un autre tableau. Dans le cas d'un tableau d'objets, seules les références à ces objets sont copiées, aucun nouvel objet n'est créé.

La méthode arraycopy de la classe System permet de copier tout ou partie d'un tableau vers un autre tableau déjà alloué.

Comme toutes les classes, les tableaux dérivent de la classe java.lang.Object. Les méthodes de la classe Object sont donc utilisables :

int[] premiers = { 2, 3, 5, 7, 11 };
System.out.println( premiers.toString() ); // Par défaut <type>@<hashcode>, exemple : [I@a108298c
System.out.println( Arrays.toString(premiers) );  // Pour afficher son contenu à l'écran

La copie intégrale d'un tableau dans un nouveau tableau peut donc se faire en utilisant la méthode clone(). La valeur retournée par cette méthode étant de type Object, il faut la convertir dans le type concerné.

Exemple :

int[] nombres = { 2, 3, 5, 7, 11 };
int[] copie = (int[]) nombres.clone();
nombres[1]=4; // nombres contient 2 4 5 7 11
// tandis que copie contient toujours 2 3 5 7 11

Somme des éléments d'un tableau

public class SommeTableaux
{
	public static void main(String[] args)
	{
		int[] nb = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
		int somme = java.util.stream.IntStream.of(nb).sum();
		System.out.println(somme); //45
	}
}

Modifier la taille et copier une partie

La taille d'un tableau est fixe, mais il est possible d'allouer un autre tableau avec une taille différente et de recopier une partie des éléments du tableau d'origine. Cela peut se faire manuellement, ou en utilisant les méthodes existantes de la classe java.util.Arrays.

Arrays.copyOf(T[] original, int nouvelle_taille)

Retourne un nouveau tableau de la taille spécifiée rempli avec les éléments du tableau original. Si la taille est plus petite, les derniers éléments ne sont pas copiés. Si la taille est plus grande, la fin du nouveau tableau est remplie par l'élément nul du type des éléments : false pour boolean, 0 pour les types numériques, null pour tous les autres types (tableau, chaîne, objet, ...).

Une autre méthode permet de copier une portion d'un tableau en spécifiant un index de début et un index de fin. Cet index de fin peut aller au delà de la taille du tableau original, auquel cas les derniers éléments du nouveau tableau sont remplis par l'élément nul du type des éléments, comme pour la méthode précédente.

Arrays.copyOfRange(T[] original, int index_début, int index_fin)

Retourne un nouveau tableau dont la taille est la différence entre les deux indexs, rempli avec les éléments du tableau original dont l'indice est compris entre l'index de début (inclus) et celui de fin (exclu).

Comparaison de deux tableaux

Référence

Une variable de type tableau étant de type référence, l'utilisation des opérateurs de comparaison == et != ne font que comparer les références. Ils ne permettent pas de détecter des références à deux tableaux différents mais dont la taille et le contenu est le même (éléments dans le même ordre).

import java.util.*;
public class CompareTableaux
{
	public static void main(String[] args)
	{
		String[]
			arr1 = { "2", "3", "5", "7", "11" },
			arr2 = { "2", "4", "6", "8", "11", "12" },
			arr3 = { "2", "4", "6", "8", "11", "12" }, // Même contenu que arr2
			arr4 = arr3;                               // Même référence que arr3

		System.out.println("arr1 == arr2 --> " + (arr1 == arr2)); // false
		System.out.println("arr2 == arr3 --> " + (arr2 == arr3)); // false
		System.out.println("arr3 == arr4 --> " + (arr3 == arr4)); // true
	}
}

Contenu identique (éléments dans le même ordre)

Pour tester si deux tableaux ont la même taille et les mêmes éléments à la même position, le plus simple est d'utiliser la méthode statique equals de la classe java.util.Arrays. Cette méthode est en fait surchargée pour supporter les éléments de tous les types primitifs et des types références (objets).

import java.util.*;
public class CompareTableaux
{
	public static void main(String[] args)
	{
		String[]
			arr1 = { "2", "3", "5", "7", "11" },
			arr2 = { "2", "4", "6", "8", "11", "12" },
			arr3 = { "2", "4", "6", "8", "11", "12" }, // Même contenu que arr2
			arr4 = arr3;                               // Même référence que arr3

		System.out.println("Arrays.equals(arr1, arr2) --> " + Arrays.equals(arr1, arr2)); // false
		System.out.println("Arrays.equals(arr2, arr3) --> " + Arrays.equals(arr2, arr3)); // true
		System.out.println("Arrays.equals(arr3, arr4) --> " + Arrays.equals(arr3, arr4)); // true
	}
}

Éléments communs et particuliers

Il serait possible de lancer des boucles de comparaison, mais le plus court moyen donne un avant-goût du chapitre Collections. Le code ci-dessous établit, à partir de deux tableaux de chaînes de caractères, la liste des éléments communs aux deux et la liste des éléments particuliers à chaque tableau.

import java.util.*;
public class CompareTableaux
{
	public static void main(String[] args)
	{
		String[]
			arr1 = { "2", "3", "5", "7", "11" },
			arr2 = { "2", "4", "6", "8", "11", "12" };

		List<String> l1 = Arrays.asList(arr1);
		List<String> l2 = Arrays.asList(arr2);

		// Intersection, comme un et logique :
        //   Éléments dans le tableau arr1 ET dans le tableau arr2
		HashSet<String> communs = new HashSet<String>(l1);
		communs.retainAll(l2);

		// Union exclusive, comme un ou exclusif logique :
        //   Éléments dans le tableau arr1 OU dans le tableau arr2 mais pas les deux.
		HashSet<String> non_communs = new HashSet<String>(l1);
		non_communs.addAll(l2);
		non_communs.removeAll(communs);

		System.out.println(communs);      // [11, 2]
		System.out.println(non_communs);  // [12, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
	}
}

Nouvelle allocation d'un tableau de grande taille

Certaines applications ont besoin de beaucoup de mémoire et alloue beaucoup de ressources. Par exemple, un éditeur de vidéos peut garder en mémoire plusieurs images sous la forme d'un tableau de pixels pour modifier une séquence vidéo.

Dans une telle situation, la limite mémoire est souvent atteinte. Supposons que l'application ait alloué un tableau de pixels pour une opération qui vient de se terminer, et qu'un nouveau tableau de pixels de taille différente soit nécessaire pour la suite du traitement.

public class VideoProcessing
{
	private int[] pixels;

	private void traitement()
	{
		// Traitement 1
		pixels = new int[width*height*2]; // HD, 16 bits/couleurs
		// ...

		// Traitement 2
		pixels = new int[width2*height2*2];
		// ...
	}
}

Au moment de la seconde allocation, il est nécessaire que la quantité de mémoire disponible soit suffisante pour la taille du nouveau tableau. Durant l'allocation du second tableau, le premier tableau n'est pas libéré : l'opération new est effectuée avant l'assignation qui écrase la référence au premier tableau.

Afin d'éviter un problème de quantité de mémoire disponible insuffisante, il est recommandé d'assigner null à la référence au premier tableau (et à toutes les autres références à ce même tableau) afin que le ramasse-miettes puisse libérer ce tableau si besoin.

public class VideoProcessing
{
	private int[] pixels;

	private void traitement()
	{
		// Traitement 1
		pixels = new int[width*height*2]; // HD, 16 bits/couleurs
		// ...

		// Traitement 2
		pixels = null; // Premier tableau libérable si besoin, avant new
		pixels = new int[width2*height2*2];
		// ...
	}
}

Les classes en Java

Introduction

La notion de classe constitue le fondement de la programmation orientée objet. Une classe est la déclaration d'un type d'objet.

JSE offre un certain nombre de classes natives dans différents packages :

Version de Java	Année de sortie	Nombre de classes
9	2017	6 005
8	2014	4 240
7	2011	4 024
6	2006	3 793
5	2004	3 279
1.4.2	2002	2 723
1.3.1	2000	1 840

Il faut au moins connaitre les plus basiques, telles que String pour les chaines de caractères.

Créer une classe

En Java, les classes sont déclarées à l'aide du mot-clef class, suivi du nom de la classe déclarée, suivi du corps de la classe entre accolades. Par convention, un nom de classe commence par une majuscule.

public class MaClasse
{
    // corps de la classe
}

Le mot clé public précise que la classe est publique, donc utilisable par toute autre classe quel que soit le paquetage où elle est définie.

Le fichier contenant cette déclaration doit avoir pour extension .java. Ce fichier doit avoir le même nom que la classe publique déclarée.

Un fichier peut contenir plusieurs déclarations de classes (ce n'est pas recommandé, il faut partir du principe 1 classe = 1 fichier, pour des problèmes évidents de relecture du code, devoir modifier du code où plusieurs classes sont écrites dans un seul fichier est le meilleur moyen de faire n'importe quoi), mais il ne peut contenir qu'au plus une classe dite publique (dont le mot-clef class est précédé de public, comme dans l'exemple ci-dessus). Le fichier doit obligatoirement porter le même nom que cette classe publique : dans l'exemple ci-dessus, il faudrait donc sauver notre classe dans un fichier nommé MaClasse.java.

Importer une classe

Un fichier .java peut commencer par une ou plusieurs déclarations d'import. Ces imports ne sont pas indispensables, mais autorisent en particulier l'accès aux classes prédéfinies sans avoir à spécifier leur chemin d'accès complet dans les collections de classes prédéfinies (organisées en packages). Dans le code ci-dessous, on souhaite par exemple utiliser la classe prédéfinie Vector (un type de données comparable à des tableaux dont la taille peut varier dynamiquement). Dans la sous-collection de classes prédéfinies "java", cette classe se trouve dans la sous-collection "util" (ou encore : cette classe est dans le package "java.util").

Sans import, il faut spécifier le nom complet de la classe (packages inclus) :

public class MaClasse
{
    // ... 
    public static void main(String[] args)
    {
        // sans l'import :
        java.util.Vector v = new java.util.Vector();
        // ...
    }
}

Avec import, seul le nom de la classe (sans packages) utilisée est nécessaire :

import java.util.Vector;

public class MaClasse
{
    // ... 
    public static void main(String[] args)
    {
        // avec l'import :
        Vector v = new Vector();
        // ...
    }
}

Quand plusieurs classes du même package sont utilisées, l'import peut utiliser le caractère étoile. Une classe peut donc avoir une longue liste d'import :

import java.util.Vector;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;

public class MaClasse
{
    // ... 
    public static void main(String[] args)
    {
        Vector    v = new Vector();
        ArrayList a = new ArrayList();
        HashMap   m = new HashMap();
    }
}

ou une liste plus courte :

import java.util.*;

public class MaClasse
{
    // ... 
    public static void main(String[] args)
    {
        Vector    v = new Vector();
        ArrayList a = new ArrayList();
        HashMap   m = new HashMap();
    }
}

Enfin, la définition d'une classe peut aussi être précédée d'une (et une seule) déclaration de package, qui indique à quel emplacement se trouve le fichier dans l'arborescence des répertoires d'un projet Java. Par exemple, si la racine de notre projet Java est le répertoire /home/user/monProjet/ (ou C:\Mes documents\monProjet\ sous Windows) et que notre classe se trouve dans le sous-répertoire org/classes/ (soit, respectivement /home/user/monProjet/org/classes/ et c:\Mes documents\monProjet\org\classes\) nous aurons une déclaration du package de la forme :

package org.classes;

public class MaClasse
{
    // contenu de la classe
}

Il est fortement recommandé d'utiliser la déclaration de packages afin d'organiser le code :

• Sans package il est difficile de retrouver une classe au milieu d'un grand nombre de fichiers tous dans le même répertoire. Il faut regrouper les classes en petit nombre dans des packages différents.
• Un package rassemble les classes relatives à un même type de traitement (Exemple : java.io pour les classes traitant des entrées-sorties) ;
• Afin d'éviter les conflits, le nom du package doit suivre les recommandations de nommage suivantes :
  • Le nom du package doit commencer par un nom de domaine inversé (en général, celui du propriétaire du code) ;

    Exemple : org.wikibooks.fr

  • Les noms de package commençant par java et javax sont réservés.

Instancier une classe

Un objet peut être vu comme un ensemble de données regroupées à la manière des structures de C ou des enregistrements de Pascal. Une classe définit un modèle d'objet. Chaque objet créé à partir d'une classe est appelé instance de cette classe. L'ensemble de données internes d'un objet - les champs de cet objet - est spécifié par sa classe. Une classe peut en outre contenir : d'une part, des constructeurs - du code destiné à l'initialisation de ses instances au moment de leur création ; d'autre part des méthodes - du code destiné à la gestion des données internes de chacune de ses instances. On dit que ces méthodes sont invocables sur les objets.

Les objets se manipulent à l'aide de variables appelées références. Une référence vers un objet est l'analogue d'un pointeur vers celui-ci, au sens usuel de la notion de pointeur dans les langages impératifs tels que C - on dit que cette référence pointe sur l'objet, ou encore qu'elle référence cet objet. Notez que par abus de langage, mais par abus de langage seulement, on confond en pratique une référence vers un objet et l'objet lui-même. On parlera ainsi de "l'objet r" plutôt que de "l'objet référencé par r" ou "l'objet pointé par r". Pour autant, une référence vers un objet n'est pas l'objet lui-même : une référence peut ne pointer vers aucun objet - en particulier si elle est déclarée sans être initialisée, ou si on lui affecte la valeur de référence nulle, notée null ; elle peut pointer successivement vers des objets différents au cours du temps ; d'autre part, deux références distinctes peuvent pointer vers le même objet - les champs de l'objet sont alors accessibles, et les méthodes de sa classe deviennent invocables via l'une ou l'autre de ces deux références, avec le même effet.

Le type d'une référence spécifie la (ou même les) classe(s) des objets sur lesquels elle est susceptible de pointer. Une référence déclarée de type "référence vers MaClasse", où MaClasse est le nom d'une classe, est susceptible de pointer vers n'importe quelle instance de MaClasse.

MaClasse r; // déclaration d'une référence de type "référence vers MaClasse"

/* instructions diverses */

r = new MaClasse(); // création d'une instance de MaClasse, puis référencement par r de l'objet crée.

On peut déclarer une référence et lui faire immédiatement référencer une nouvelle instance, créée dans cette déclaration :

MaClasse r = new MaClasse(); // on crée une instance de MaClasse, que l'on référence par r

Membres

Introduction

Les membres d'une classe sont les méthodes (traitements) et attributs (données) qui en font partie.

Exemple :

public class Horloge
{
  // Définition des attributs
  int heures;
  int minutes;
  int secondes;

  // Définition des méthodes
  public void definitHeure()
  {
    heures = 12;
    minutes = 30;
    secondes = 30;
  }

  public void incrementeHeure()
  {
    secondes++;
    if (secondes==60)
    {
      secondes=0;
      minutes++;
      if (minutes==60)
      {
        minutes=0;
        heures++;
        if (heures==24)
        {
          heures=0;
        }
      }
    }
  }

  protected void afficheHeure() 
  {
    System.out.println("Il est "+heures+":"+minutes+":"+secondes);
  }

  public static void main (String[] args)
  {
    Horloge montre = new Horloge(); // Nouvelle instance de la classe

    // Accès aux membres de la classe de l'objet avec le caractère point : <objet>.<membre>
    montre.definitHeure();
    for (int i=0 ; i<10 ; i=i+1)
    {
      montre.incrementeHeure();
      montre.afficheHeure();
    }
  }
}

Dans cet exemple, la classe Horloge contient trois attributs servant à représenter l'heure (heures, minutes et secondes) et trois méthodes (definitHeure qui initialise, incrementeHeure, qui augmente l'heure d'une seconde, et afficheHeure, qui affiche l'heure).

On distingue parmi les méthodes une catégorie particulière, les constructeurs.

Déclaration

Attribut

La déclaration d'un attribut se fait de la manière suivante :

modificateurs type nom;

Exemple :

protected String auteur;

La déclaration peut inclure une initialisation :

protected String auteur = "Moi";

Constructeur

La déclaration d'un constructeur se fait de la manière suivante :

modificateurs NomDeLaClasse(type et nom des paramètres éventuels) { corps du constructeur }

Exemple :

public Livre(String titre, String auteur)
{
    //...
}

Méthode

La déclaration d'une méthode se fait comme suit :

modificateurs typeDeRetour nom(type et nom des paramètres éventuels) { corps de la méthode }

Exemple :

public String getTitre()
{
    return this.titre;
}

En Java (au moins jusqu'à la version 8) les fonctions :

• ne peuvent pas avoir de paramètre avec une valeur par défaut (comme en C++ ou PHP).
• ne peuvent pas contenir de paramètre facultatif.

Cependant, pour le dernier point, si un paramètre peut être facultatif, il est possible de créer deux versions de la méthode ayant le même nom mais dont l'une n'a pas ce paramètre.

Méthode à nombre de paramètres variable

Java 5 introduit un mécanisme permettant d'écrire des méthodes acceptant un nombre variable d'arguments ("varargs"), alors qu'il fallait passer par un tableau ou autre artifice similaire auparavant. La syntaxe est très similaire à la syntaxe utilisée pour la fonction printf en C, ce qui a permis d'ajouter une méthode printf dans la classe PrintStream, ce qui permet de faire System.out.printf("what ever %d",5);

Exemple :

public class Message
{
	public void message(String recette, String... arguments)
	{
		System.out.println("Ingrédients pour "+recette+" :");
		for (String s : arguments)
			System.out.println(s);
	}

	public static void main (String[] args)
	{
		Message menu = new Message();
		menu.message("déjeuner","ail","oignon","échalote");
	}
}

Bloc d'initialisation

Une classe peut comporter un ou plusieurs blocs d'instructions servant à initialiser toute instance de la classe, ou à initialiser des membres statiques si le bloc est déclaré statique (static).

Exemple :

public class ImageFile
{
    final int MAX_SIZE; // final -> variable initialisée une seule fois

    // Bloc d'initialisation
    {
        int maxsize;
        try
        {
            maxsize = Integer.parseInt(System.getProperty("file.maxsize"));
        }
        catch(Exception ex) // propriété "file.maxsize" non définie (NullPointerException) ou n'est pas un nombre
        {
            maxsize = 1000; // valeur par défaut
        }
        MAX_SIZE = maxsize; // variable initialisée une seule fois
    }

    ImageFile(File f){ /* ... */ }
    ImageFile(File f, int width){ /* ... */ }
    ImageFile(File f, int width, int height){ /* ... */ }
}

Les instructions contenues dans les blocs d'initialisation sont appelées avant les instructions du constructeur utilisé. Un bloc d'initialisation permet donc de :

• gérer les exceptions (contrairement à une affectation dans la déclaration de la variable membre),
• éviter la duplication du code dans les différents constructeurs.

La classe peut aussi comporter des blocs d'initialisation statiques, qui sont des blocs d'instructions précédés du modificateur static, et qui sont exécutés au chargement de la classe, juste après l'initialisation des attributs statiques.

Exemple :

public class Exemple
{
    static
    {
        System.out.println("La classe Exemple est chargée");
    }
}

Un bloc d'initialisation statique permet de :

• gérer les exceptions (contrairement à une affectation dans la déclaration de la variable membre),
• charger la bibliothèque native implémentant les méthodes natives de la classe.

Modificateur

Modificateurs d'accès

En Java, la déclaration d'une classe, d'une méthode ou d'un membre peut être précédée par un modificateur d'accès.

Un modificateur indique si les autres classes de l'application pourront accéder ou non à la classe/méthode/membre (qualifié par la suite d'« item »).

Ces modificateurs sont au nombre de quatre :

• public : toutes les classes peuvent accéder à l'item
• protected : seules les classes dérivées et les classes du même package peuvent accéder à l'item
• private : l'item est seulement accessible depuis l'intérieur de la classe où il est défini.
• (par défaut) : sans modificateur d'accès, seules les classes du même package peuvent accéder à l'item.

L'utilisation des modificateurs permet au programmeur de contrôler la visibilité des différents items et permet d'empêcher que des actions illégales soient effectuées sur les items.

Pour plus de détails sur les restrictions d’accès, voir le chapitre « Encapsulation ».

abstract

Le modificateur abstract indique qu'une classe ou méthode est abstraite.

final

Le modificateur final indique une non modification de l'entité déclarée. Il s'applique aux attributs d'une classe, aux méthodes et aux classes.

Attribut final

Ajouté devant un attribut, il le rend immuable, dès lors qu'il est initialisé. Il n'est pas obligatoire de l'initialiser dès la déclaration, contrairement à d'autres langages. Cependant l'initialisation doit être faite par le constructeur ou un bloc de code d'initialisation, car leur code est appelé une seule fois. L'initialisation ne peut être assurée par une méthode car une méthode peut être appelée n'importe quand, et un nombre de fois indéterminé.

Pour les types primitifs, final fige la valeur, pour les objets, final fige la référence, et non la valeur de la référence (i.e. seule l'instanciation est figée).

Devant une variable locale (dans une méthode, donc), il a le même comportement que pour un attribut.

Méthode finale

Devant une méthode, il indique que cette méthode ne peut pas être modifiée dans une classe dérivée. Les méthodes static et private sont implicitement final.

Classe finale

Devant une classe, il indique que cette classe ne peut pas avoir de sous-classes. Les méthodes de cette classe sont donc également finales.

static

Le modificateur static indique, pour une méthode, qu'elle peut être appelée sans instancier sa classe (syntaxe : Classe.methode()).

Pour un attribut, qu'il s'agit d'un attribut de classe, et que sa valeur est donc partagée entre les différentes instances de sa classe.

De plus, il est possible de déclarer dans une classe un bloc d'initialisation statique, qui est un bloc d'instruction précédé du modificateur static.

synchronized

Le modificateur synchronized indique que la méthode ne peut être exécutée que par un seul thread à la fois. Le verrou ne s'active que pour l'objet sur lequel la méthode a été appelée (une même méthode synchronized peut être exécutée en même temps par deux threads différents sur deux objets différents).

transient

Le modificateur transient indique que lors de la sérialisation de l'objet, cet attribut n'est pas sérialisé et donc il est ignoré. Cela signifie que lorsque l'on désérialise l'objet, l'attribut portant le modificateur transient n'est pas défini dans l'objet désérialisé. Il s'agit en général d'attributs qui peuvent être recalculés à partir des autres attributs de l'objet.

native

Ce modificateur permet d'indiquer que cet item est défini dans une bibliothèque externe écrite dans un autre langage de programmation, utilisant l'API JNI.

strictfp

Pour une méthode, une classe ou une interface, le modificateur strictfp (abréviation de strict floating point) force la JVM à évaluer les opérations à virgules flottantes (sur les double et float) conformément à la spécification Java, c'est-à-dire de la gauche vers la droite. Cela permet d'avoir un comportement identique d'une JVM à une autre et d'éviter certains dépassements de valeur limite pour les résultats intermédiaires.

volatile

Pour une variable, le modificateur volatile force la JVM, avant et après chaque utilisation de la variable, à la rafraîchir à partir de la mémoire principale au lieu d'utiliser un cache local. Cela permet de synchroniser la valeur de la variable entre plusieurs threads.

Héritage

L’héritage est la définition d’une classe par extension des caractéristiques d’une autre classe, exemple : on a créé une classe Vehicule. Ainsi les classes Automobile et Avion ont pu hériter des caractéristiques de Vehicule.

L'héritage, est l'un des mécanismes les plus puissants de la programmation orientée objet, permet de reprendre des membres d'une classe (appelée superclasse ou classe mère) dans une autre classe (appelée sous-classe, classe fille ou encore classe dérivée), qui en hérite. De cette façon, on peut par exemple construire une classe par héritage successif.

En Java, ce mécanisme est mis en œuvre au moyen du mot-clé extends

Exemple :

 public class Vehicule
 {
     public int vitesse;
     public int nombre_de_places;
 }
 
 public class Automobile extends Vehicule
 {
     public Automobile()
     {
         this.vitesse = 90;
         this.nombre_de_places = 5;
     }
 }

Dans cet exemple, la classe Automobile hérite de la classe Vehicule, ce qui veut dire que les attributs vitesse et nombre_de_places, bien qu'étant définis dans la classe Vehicule, sont présents dans la classe Automobile. Le constructeur défini dans la classe Automobile permet d'ailleurs d'initialiser ces attributs.

En Java, le mécanisme d'héritage permet de définir une hiérarchie de classes comprenant toutes les classes. En l'absence d'héritage indiqué explicitement, une classe hérite implicitement de la classe Object. Cette classe Object est la racine de la hiérarchie de classe.

La classe Object

Au moment de l'instanciation, la classe fille reçoit les caractéristiques qui peuvent être héritées de sa super-classe, qui elle-même reçoit les caractéristiques qui peuvent être héritées de sa propre superclasse, et ce récursivement jusqu'à la classe Object.

Ce mécanisme permet de définir des classes génériques réutilisables, dont l'utilisateur précise le comportement dans des classes dérivées plus spécifiques.

Il faut préciser que, contrairement à C++, Java ne permet pas l'héritage multiple, ce qui veut dire qu'une classe dérive toujours d'une et d'une seule classe.

Héritage d'interface

L'héritage d'interface est aussi possible en Java. À la différence des classes, l'héritage multiple est autorisé, ce qui veut dire qu'une interface peut hériter d'autant d'autres interfaces que désiré.

L'héritage d'interface se fait avec le mot clé extends, puisque c'est une interface qui "étend" une interface existante. Les différentes interfaces héritées sont séparées par une virgule.

L'héritage « multiple » pour une classe (via les interfaces) se fait avec le mot-clé implements. Exemple :

Exécution de cet exemple avec BlueJ.

 public interface InterfaceA {
 	public void methodA();
 }

 public interface InterfaceB {
 	public void methodB();
 }

 public interface InterfaceAB extends InterfaceA, InterfaceB {
 	public void otherMethod();
 }

 public class ClassAB implements InterfaceAB{
 
 	public void methodA(){
 		System.out.println("A");
 	}
 	
 	public void methodB(){
 		System.out.println("B");
 	}
 	public void otherMethod(){
 		System.out.println("blablah");
 	}
 		
 	public static void main(String[] args) {
 		ClassAB classAb = new ClassAB();
 		classAb.methodA();
 		classAb.methodB();
 		classAb.otherMethod();
 	}
 }

Le mot-clé super

Le mot-clé super permet d'accéder aux membres de la super-classe d'une classe, de la même manière que l'on accède aux attributs de la classe elle-même à l'aide du mot-clé this.

Exemple :

 public class Avion extends Vehicule
 {
     public Avion()
     {
         super();
     }
 }

Dans cet exemple, le constructeur de la classe Avion fait appel au constructeur de la classe Vehicule.

Ce mot-clé permet également d'accéder explicitement aux membres de la classe de base, dans le cas, par exemple, où il existe déjà un membre portant ce nom dans la classe (surcharge de méthode, ...).

Exemple :

 public class Vehicule
 {
     // ...
     public void rouler() throws Exception
     {
         position += vitesse;
     }
 }
 
 public class Avion extends Vehicule
 {
     // ...
     public void rouler() throws Exception
     {
         if (altitude>0)
            throw new Exception("L'avion en vol ne peut rouler");
         else super.rouler();
     }
 }

Lien externe

• L'héritage en Java

Encapsulation

En Java, comme dans beaucoup de langages orientés objet, les classes, les attributs et les méthodes bénéficient de niveaux d'accessibilité, qui indiquent dans quelles circonstances on peut accéder à ces éléments.

Ces niveaux sont au nombre de 4, correspondant à 3 mots-clés utilisés comme modificateurs : private, protected et public. La quatrième possibilité est de ne pas spécifier de modificateur (comportement par défaut).

Les sections suivantes décrivent les modificateurs du plus restrictif au moins restrictif. Chaque modificateur moins restrictif que le précédent ajoute une nouvelle possibilité d'accès.

Modificateur "private"

Un attribut ou une méthode déclarée "private" n'est accessible que depuis l'intérieur de la même classe.

Comportement par défaut (paquetage)

Si aucun modificateur n'est indiqué, l'élément n'est accessible que depuis les classes faisant partie du même paquetage (package).

Exemple :

package org.wikibooks.fr.temps;

class Horloge
{
    // corps de la classe
}

public class Calendrier
{
    void ajouteJour()
    {
        // corps de la methode
    }

    int mois;

    // suite de la classe
}

La classe Horloge, la méthode ajouteJour et l'attribut mois ne sont accessibles que depuis les classes faisant partie du package org.wikibooks.fr.temps.

Modificateur "protected"

Un attribut ou une méthode déclarée "protected" est accessible uniquement aux classes d'un package et à ses sous-classes même si elles sont définies dans un package différent.

Si la classe qui accède au membre est dans un paquetage différent, elle doit être une sous-classe de la classe définissant le membre accédé. Toutefois, elle ne peut le faire que pour la référence this ou super ; elle ne peut pas accéder au membre d'un autre objet.

Exemple :

package org.wikibooks.fr.transport;

public class Vehicule
{
    protected int kilometrage = 0;
}

package org.wikibooks.fr.transport.route;

public class Voiture extends Vehicule
{
    public boolean estPlusUtiliséeQue(Voiture autre)
    {
        return this.kilometrage > autre.kilometrage;
        //     ^ OK               ^ Erreur
    }
}

Modificateur "public"

Une classe, un attribut ou une méthode déclarée "public" est visible par toutes les classes et les méthodes.

En résumé

Le tableau résume les différents mode d'accès des membres d'une classe.

Modificateur du membre	private	aucun	protected	public
Accès depuis la classe	Oui	Oui	Oui	Oui
Accès depuis une classe du même package	Non	Oui	Oui	Oui
Accès depuis une sous-classe	Non	Non	Oui	Oui
Accès depuis toute autre classe	Non	Non	Non	Oui

Polymorphisme

Le polymorphisme veut dire que le même service, aussi appelé opération ou méthode, peut avoir un comportement différent selon les situations.

Polymorphisme paramétrable

Plusieurs signatures pour une même méthode (ad hoc)

On peut donner à une même méthode, plusieurs signatures pour implémenter des comportements différents selon les types des paramètres passés. La signature d'une méthode est composée du nom de celle ci, de sa portée, du type de donnée qu'elle renvoie et enfin du nombre et du type de ses paramètres.

public class A {

  private int a;

  public A() { //constructeur 1
    System.out.println("Création de A");
  }

  public A(int a) { //constructeur 2 par surcharge
    this.a = a;
    System.out.println("Création de A");
  }

  public int getter() {
    return this.a;
  }

  public void setter(int a) {
    this.a = a;
  }

  public static void main(String[] args) {
    A premierA = new A(); //construction par 1
    A secondA = new A(1); //construction par 2
  }

}

Proposer le passage d'un nombre inconnu de paramètres

Dans la signature d'une méthode , on peut préciser qu'il est possible de passer plus de 1 paramètre du même type en suffixant le type du paramètre avec « ... ».

// supposons la méthode suivante :
public String concatenation(String... elements) {
    // pour l'implementation, il faut considérer le paramètre comme un tableau
    String resultat = "";
    for (String element : elements) {
        resultat += element;
    }
    return resultat;
}

// elle peut être appelée ainsi
concatenation("abc", "de", "f"); // renvoie "abcdef"

Polymorphisme d'héritage

En redéfinissant une méthode dans une sous-classe, on peut spécialiser le comportement d'une méthode.

public class B extends A {

  private int b;

  public B() {
    super();
    System.out.println("Création de B");
  }
 
  public B(int a, int b){
    super(a);
    this.b = b;
    System.out.println("Création de B");
  }

  public int getter() {
    return this.b;
  }

  public void setter(int a, int b) {
    super.setter(a);
    this.b=b;
  }

  public static void main(String[] args) {
      A[] table = new A[2];
      table[0] = new A(10);
      table[1] = new B(20,30);
 
     for(A a : table){
        System.out.println("* " + a.getter());
     }

    /* les rėsultats sur console:
    Création de A
    Création de A
    Création de B
    * 10
    * 30
    */
  }

}

Classes abstraites

• Une classe abstraite se trouve à mi-chemin entre les interfaces et les classes.
• Les classes abstraites, comme les interfaces, ne sont pas instanciables.
• Les classes abstraites sont déclarées par le modificateur abstract.
• Il y a plusieurs intérêts à définir des classes abstraites :
  • pour interdire l'instanciation d'une classe ;
  • pour faire de la factorisation de code en ne donnant qu'une implémentation partielle.

Exemple

public interface Chien
{
    public void vieillir();
    public void aboyer();
}

On sait que la méthode vieillir sera implémentée de la même manière quelle que soit l'implémentation de Chien. Plutôt que d'implémenter cette interface à chaque fois, on va factoriser le code dans une classe abstraite et étendre cette classe quand le besoin s'en fait sentir. On crée donc une classe AbstractChien qui n'implémente que la méthode vieillir de notre interface, les autres étant laissées abstract.

package org.wikibooks.fr;

public abstract class AbstractChien implements Chien
{
    // Champs
    // On met les champs en protected pour que les classes filles
    // puissent les manipuler directement.
    protected int age;
    protected String couleur;

    //Constructeur
    //Pourra être utilisé par les classes filles pour initialiser les champs.
    public AbstractChien(int age, String couleur)
    {
        this.age = age;
        this.couleur = couleur;
    }
    
    // Méthode

    //On donne l'implémentation qui est commune à tous les chiens
    public void vieillir()
    {
        age ++;
    }

    //Cette méthode n'est définie que par les classes filles
    //Elle est donc laissée abstract.
    public abstract void aboyer(); 
}

Interfaces

Une interface définit un ensemble de méthodes mais pas leur implémentation. C'est pourquoi il n'est pas possible d'instancier une interface directement. Il est toutefois possible d'appeler une méthode en utilisant une référence à une interface, sans savoir quelle classe implémentant concrètement la méthode appelée est réellement utilisée.

Présentation

En fait, une interface est une classe abstraite dont toutes les méthodes sont abstraites et dont tous les attributs sont constants (des constantes, voir le mot-clé final).

• Liste de méthodes dont on donne seulement la signature ;
• Représente un "contrat", ce qu'on attend d'un objet ;
• Peut être implémentée par une ou plusieurs classes qui doivent donner une implémentation pour chacune des méthodes annoncées (et éventuellement d'autres) ;
• Une classe peut implémenter plusieurs interfaces (permettant un héritage multiple, en les séparant par des virgules après le mot implements) ;
• Toutes les méthodes d'une interface sont implicitement abstraites ;
• Une interface n'a pas de constructeurs ;
• Une interface ne peut avoir de champs sauf si ceux-ci sont statiques ;
• Une interface peut être étendue par une ou plusieurs autre(s) interface(s).

Exemple

Définition de l'interface ;

package org.wikibooks.fr;

public interface Vehicule
{
	public void rouler(int vitesse);
	public void freiner();
	public int getVitesse();
}

La présence du modificateur public est implicite et n'est donc pas obligatoire. Cependant, sa présence est recommandée et permet de montrer que ces méthodes seront publiques, de plus cela permet de copier la signature de la méthode dans la classe qui l'implémente.

La présence du modificateur abstract est implicite également. Sa présence n'est cependant pas recommandée afin de permettre la copie de la signature de la méthode dans la classe qui l'implémente.

On a défini ici ce qu'on attend d'un objet de type véhicule.

On peut maintenant donner une ou plusieurs implémentations de cette interface grâce à l'utilisation du mot clef implements :

package org.wikibooks.fr;

public class Velo implements Vehicule
{
	// Champs
	private String marque;
	private int rayonRoue, vitesse;

	// Constructeurs
	public Velo(String marque, int rayonRoue)
	{
		this.marque = marque;
		this.rayonRoue = rayonRoue;
	}

	// Méthodes

	public int getVitesse()
	{
		// Retourner la vitesse actuelle du vélo
		return vitesse;
	}

	public void rouler(int vitesse)
	{
		// Coder ici la manière dont le vélo roule
		if (vitesse < 0 || vitesse > 80) throw new IllegalArgument("Vitesse incorrecte pour un vélo.");
		this.vitesse = vitesse;
	}

	public void freiner()
	{
		// Coder ici la manière dont le vélo freine
		this.vitesse = 0;
	}

	// ... Autres méthodes propres à Velo
}

package org.wikibooks.fr;

public class Auto implements Vehicule
{
	//Champs

	private String marque;
	private int poids, vitesse;

	// Constructeurs

	public Auto(String marque, int poids)
	{
		this.marque = marque;
		this.poids = poids;
	}

	// Méthodes

	public int getVitesse()
	{
		// Retourner la vitesse actuelle de l'auto
		return vitesse;
	}

	public void rouler(int vitesse)
    {
		//Coder ici la manière dont l'auto roule
		if (vitesse < 0 || vitesse > 160) throw new IllegalArgument("Vitesse incorrecte pour une auto.");
		this.vitesse = vitesse;
	}

	public void freiner()
    {
		// Coder ici la manière dont l'auto freine
		this.vitesse = 0;
	}

    // ... Autres méthodes propres à Auto.
}

Dans cet exemple, nous avons donné deux implémentations de Vehicule.

Conséquences :

• Ces 2 objets peuvent être vus comme des véhicules, c'est ce qu'on appelle le polymorphisme.
• Partout où on attend un objet de type Vehicule, on peut mettre un de ces deux objets.
• Par ce biais, on introduit une couche d'abstraction dans notre programmation ce qui la rend beaucoup plus flexible.

Abstraction

Si, par exemple, nous avons une classe Personne possédant une méthode conduire(Vehicule v), on peut alors écrire :

Personne p = new Personne();
p.conduire(new Velo()); //comme la méthode attend un Vehicule en argument, on peut passer tout objet implémentant cette interface.
p.conduire(new Auto()); //idem

On peut "instancier" un Vehicule par le biais de ses implémentations :

Vehicule v = new Auto();
Vehicule t = new Velo();

Dans ce cas v et t sont vus comme des Vehicule et, par conséquent, on ne peut appeler sur ces objets que les méthodes définies dans l'interface Vehicule.

Implémentation partielle

Une classe peut n'implémenter qu'une partie de l'interface. Dans ce cas, il s'agit d'une classe abstraite et doit utiliser le mot-clé abstract.

Dans l'exemple de ce chapitre, les deux classes concrètes implémentent certaines méthodes de la même façon. Ce comportement commun peut être déplacé dans une classe abstraite intermédiaire :

package org.wikibooks.fr;

public abstract class VehiculeConcret implements Vehicule
{
	// Attributs accessible par les sous-classes
	protected int vitesse;

	// Méthodes implémentant l'interface Vehicule

	public int getVitesse()
	{
		// Retourner la vitesse actuelle du véhicule concret
		return vitesse;
	}

	public void freiner()
	{
		this.vitesse = 0;
	}

	// La méthode rouler(int vitesse) n'est pas implémentée par cette classe abstraite.
}

package org.wikibooks.fr;

public class Velo extends VehiculeConcret
{
	// Champs
	private String marque;
	private int rayonRoue, vitesse;

	// Constructeurs
	public Velo(String marque, int rayonRoue)
	{
		this.marque = marque;
		this.rayonRoue = rayonRoue;
	}

	// Méthodes complétant l'implémentation de l'interface Vehicule

	public void rouler(int vitesse)
	{
		// Coder ici la manière dont le vélo roule
		if (vitesse < 0 || vitesse > 80) throw new IllegalArgument("Vitesse incorrecte pour un vélo.");
		this.vitesse = vitesse;
	}

	// ... Autres méthodes propres à Velo
}

package org.wikibooks.fr;

public class Auto extends VehiculeConcret
{
	//Champs

	private String marque;
	private int poids, vitesse;

	// Constructeurs

	public Auto(String marque, int poids)
	{
		this.marque = marque;
		this.poids = poids;
	}

	// Méthodes complétant l'implémentation de l'interface Vehicule

	public void rouler(int vitesse)
    {
		//Coder ici la manière dont l'auto roule
		if (vitesse < 0 || vitesse > 160) throw new IllegalArgument("Vitesse incorrecte pour une auto.");
		this.vitesse = vitesse;
	}

    // ... Autres méthodes propres à Auto.
}

Instanciation

L'exemple suivant semble instancier l'interface :

Vehicule quelqu_un_en_rollers = new Vehicule()
{
	private int vitesse = 0;

	// Méthodes

	public int getVitesse()
	{
		// Retourner la vitesse actuelle
		return vitesse;
	}

	public void rouler(int vitesse)
    {
		if (vitesse < 0 || vitesse > 20) throw new IllegalArgument("Vitesse incorrecte pour des rollers.");
		this.vitesse = vitesse;
	}

	public void freiner()
    {
		// Coder ici la manière dont l'auto freine
		this.vitesse = 0;
	}
}; // Fin de déclaration d'objet.

En réalité, une classe anonyme est créée et définie, implémentant l'interface indiquée.

Cette syntaxe est utilisée notamment pour créer des instances de listeners pour l'écoute d'évènements, comme en Swing.

Classes internes

Une classe interne est déclarée à l'intérieur d'une autre classe. Elle peut donc accéder aux membres de la classe externe.

Classe interne statique

Une classe interne statique ne peut accéder qu'aux membres statiques de sa classe contenante, représentée par ClassExterne dans l'exemple suivant :

public class ClasseExterne
{
	private int compteur = 0;
	private static String nom = "Exemple";

	static class ClasseInterne
	{
		private int index = 0;
		public ClasseInterne()
		{
			System.out.println("Création d'un objet dans "+nom);
			// compteur ne peut être accedé
		}
	}
}

La compilation du fichier ClasseExterne.java produit deux fichiers compilés :

• ClasseExterne.class contient la classe ClasseExterne uniquement
• ClasseExterne$ClasseInterne.class contient la classe ClasseInterne

Classe interne non statique

Une classe interne non statique peut accéder aux membres statiques de la classe ainsi qu'aux membres de l'objet qui l'a créée. En fait, le compilateur crée un membre supplémentaire dans la classe interne référençant l'objet qui l'a créé.

Une telle classe interne peut être déclarée de manière globale dans l'objet ; elle sera accessible par l'ensemble des méthodes de l'objet. Elle peut aussi être déclarée de manière locale à une méthode de l'objet. Elle sera alors accessible depuis cette seule méthode.

Exemple (Classe non statique globale) :

public class ClasseExterne
{
	private int compteur = 0;

	class ClasseInterne
	{
		private int index = 0;
		public ClasseInterne()
		{
			compteur++;
		}
	}
}

Référence aux membres de la classe englobante

Depuis la classe interne, dans le cas où plusieurs variables ou méthodes portent le même nom dans la classe interne et la classe externe, le pointeur this seul désigne l'instance de la classe interne, tandis que le pointeur this précédé du nom de la classe externe désigne l'instance de la classe externe.

public class ClasseExterne
{
	private int compteur = 10;

	class ClasseInterne
	{
		private int compteur = 0;
		public void count()
		{
			this.compteur++; // -> 1
			ClasseExterne.this.compteur--; // -> 9
		}
	}
}

Instanciation

Les méthodes non-statiques de la classe englobante peuvent instancier la classe interne directement :

public class ClasseExterne
{
	class ClasseInterne
	{
		// ...
	}

	public void action()
	{
		ClasseInterne obj = new ClasseInterne();
		// ...
	}
}

Tandis qu'une méthode statique (pas d'instance this de la classe externe) ou une méthode définie dans une autre classe doit utiliser une instance de la classe externe pour préfixer l'opérateur new :

public class ClasseExterne
{
	class ClasseInterne
	{
		// ...
	}

	public static void main(String[] args)
	{
		ClasseExterne ext = new ClasseExterne();
		ClasseInterne obj = ext.new ClasseInterne();
		// ...
	}
}

Les méthodes non-statiques de la classe englobante peuvent également instancier la classe interne de cette manière pour que l'instance soit liée à une instance de la classe externe autre que this.

Accès

Comme tous les membres de la classe externe, la déclaration des classes internes peut être préfixée par un Modificateur d'accès :

• public : Toutes les classes peuvent utiliser la classe interne.
• protected : Seules les sous-classes et les classes du même paquetage peuvent utiliser la classe interne.
•  : (vide = paquetage) Seules les classes du même paquetage peuvent utiliser la classe interne.
• private : Seule la classe externe peut utiliser la classe interne.

public class ClasseExterne
{
	private class ClasseInterne
	{
		// ...
	}

	public void action()
	{
		ClasseInterne obj = new ClasseInterne();
		// ...
	}
}

Classe anonyme

Une classe peut être déclarée au moment de l'instanciation de sa classe parente. On parle alors de classe anonyme. Exemple :

public class ClasseExterne
{
	Bissextile b = new Bissextile()
	{
		public boolean evaluer(int annee)
		{
			if ((annee%4==0 && annee%100!=0) || annee%400==0) 
				return true;
			else
				return false;
		}
	};
	public static void main(String args[])
	{
		int an = Integer.parseInt(args[0]);
		if (b.evaluer(an))
			System.out.println("L'année entrée est bissextile");
		else
			System.out.println("L'année entrée n'est pas bissextile");
	}
}

La classe Bissextile est ici la classe mère d'une classe anonyme. Cette classe sera automatiquement nommée par le compilateur ClasseExterne$1. Il convient d'observer le point-virgule qui suit l'accolade fermante de sa déclaration.

Cette méthode de création de sous-classe peut également s'appliquer aux interfaces. En utilisant la syntaxe suivante, la classe anonyme créée implémente l'interface spécifiée :

new Interface()
{
    ...implémentation des méthodes de l'interface...
}

Remarques :

• Une classe anonyme est implicitement considérée comme final (et ne peut donc pas être abstract, abstraite).
• Une classe anonyme ne peut pas contenir de constructeur. Le constructeur appelé est celui qui correspond à l'instruction d'instanciation. Toutefois, elle peut avoir des blocs d'initialisation.
• Une classe anonyme ne possède pas d'identificateur et ne peut donc être instanciée qu'une seule fois (d'où son nom).

Transtypage

Le transtypage (ou cast) est la conversion d'une expression d'un certain type en une expression d'un autre type.

Transtypage implicite

On peut affecter à un champ ou une variable d'un type donné une expression de type moins élevé dans la hiérarchie des types. De même, une méthode ou un constructeur attendant un argument d'un type donné peut recevoir en argument effectif une expression de type moins élevé que celui indiqué dans sa déclaration. L'expression fournie sera dans ce cas automatiquement convertie en le type attendu, sans que l'utilisateur ait besoin d'expliciter cette conversion. Toute tentative de conversion implicite d'un type vers un type qui n'est pas plus haut dans la hiérarchie des types déclenchera une erreur au moins à l'exécution, ou dès la compilation si elle est détectable statiquement.

Cas des types primitifs

Dans le cas des types primitifs, la hiérarchie est la suivante : byte est plus bas que short, short plus bas que int, char plus bas que int, int plus bas que long, long plus bas que float, float plus bas que double. Le type boolean est incomparable avec les autres types de base. On peut par exemple assigner à une variable de type float une expression de type int égale à 3 : l'expression 3 sera, avant affectation, convertie en float (3.0). Cette forme de conversion est réversible : on peut, après passage de int à float, reconvertir l'expression de type float résultante en int par une conversion explicite (voir ci-dessous) et retrouver la même valeur.

int n;
float f;
n = 3;
f = n;  // 3 est converti en 3.0

Le type déterminé statiquement pour les arguments d'opérateurs arithmétiques est le premier type à partir de int dans lequel peuvent être convertis les types de tous les arguments. Les expressions constantes sont d'autre part typées statiquement en le premier type à partir de int permettant leur représentation.

short s;
s = 15;     // <-- erreur générée, 15 est typé statiquement de type int
            // s = (short) 15; fonctionne (conversion explicite)
s = s + s ; // <-- erreur générée, chaque sous-expression est convertie en int
            // et l'expression s + s est typée de type int. 
            // s = (short) (s + s) fonctionne
int n;
long l = 10L;
n = s;        // correct : conversion implicite
n = n + l;    // <-- erreur générée, la sous-expression gauche est convertie en long

Typage par suffixe

Par défaut les entiers sont typés en Integer mais un suffixe peut les spécifier Long :

class Suffixes
{
	public static void main(String[] args)
	{
		Object n = 1;
		System.out.println(n.getClass());  // Integer
		n = 1L;
		System.out.println(n.getClass());  // Long
		n = 1.1;
		System.out.println(n.getClass());  // Double
		n = 1.1F;
		System.out.println(n.getClass());  // Float
	}
}

Cas des types références

La classe d'un objet ne peut évidemment être convertie : durant toute sa durée de vie, il s'agit toujours de la classe dans laquelle est défini le constructeur employé lors de sa création. Le type d'une référence peut en revanche être converti selon les règles suivantes :

• Si A est ancêtre de la classe B, alors toute expression de type "référence vers B" peut être implicitement convertie en le type "référence vers A".
• Si I est une interface implémentée par la classe B, toute expression de type "référence vers B" peut être implicitement convertie en le type "référence vers I".
• Si J est une interface étendant l'interface I, toute expression de type "référence vers J" peut être implicitement convertie en le type "référence vers I".

Dans l'exemple ci-dessous, on fait pointer trois références a, i, j, b, c vers un même objet de classe C :

class A { ... } 
interface I { ... }
interface J { ... }
class B extends A implements I { ... } // implémente I, descendante de A
class C extends B implements J { ... } // implémente I et J, descendante de A et B
...
 
A a;  // de type "référence vers A"
I i;  // de type "référence vers I"
J j;  // de type "référence vers J"
B b;  // de type "référence vers B"
C c;  // de type "référence vers C"
 
c = new C();  // l'opérateur new renvoie une référence de type "référence vers C"
               // vers l'objet créé, de classe C

// la suite d'affectations suivante est valide
i = c;  // C implémente I
j = c;  // C implémente J
b = c;  // B est ancêtre de C
i = b;  // B implémente I
a = b;  // A est ancêtre de B
a = c;  // A est ancêtre de C

// chaque affectation ci-dessous déclenchera statiquement une erreur
j = b // <-- B n'implémente pas J
i = j // <-- J n'est pas une extension de I
b = a // <-- B n'est pas ancêtre de A

La même règle permet de convertir toute référence en une référence de type Object :

class A extends ... implements ... { ... } // extends Object implicite
...
Object o = new A();

Visibilité des champs et méthodes après transtypage, liaison dynamique

Soit r une référence de type "référence vers X", pointant vers un certain objet de classe C. D'après les règles ci-dessus, X est donc soit une classe (concrète ou abstraite) ancêtre de C, soit une interface implémentée par C :

• Les seuls champs accessibles via r sont ceux visibles dans X (déclarés dans X ou hérités, et visibles dans le contexte de r). La valeur liée à r.champ est celle liée à this.champ dans X.

class A { 
  int x = 0:
  int y = 1;
}
class B extends A {
  int x = 2;  // redéfinition du champ x
  int z = 3;  // nouveau champ
              // le champ y est hérité
}
...

B b = new B();
A a = b;

// les expressions suivantes sont valides
... a.x...   // la valeur est celle du champ a de A, soit 0
... b.x...   // la valeur est celle du champ a de B, soit 2
... a.y...   // valeur 1
... b.y...   // y est hérité, valeur 1
... b.z...   // valeur 3

//  l'expression suivante est invalide
... a.z...   // l'objet possède bien un champ z, mais il n'est 
             // pas visible dans A

• Seules les méthodes dont le nom est visible (par déclaration ou par héritage) dans X sont invocables sur r. L'implémentation exécutée lors d'une invocation de la forme r.méthode(..) sera l'implémentation de la méthode de même nom et de même signature dans la classe de l'objet, et non l'implémentation vue dans X. Le nom de la méthode est dit lié dynamiquement à l'implémentation de cette méthode dans la classe de l'objet.

class A { 
  void m() {
     System.out.println ("implémentation de m dans A");
  }
}
class B extends A {
  // la méthode m est héritée
  // nouvelle méthode :
  void n() {
     System.out.println ("implémentation de n dans B");
  }
}
class C extends B { 
  // la méthode n est héritée
  // redéfinition de m
  void m() {
     System.out.println ("implémentation de m dans C");
  }
} 
...
A a = new A();
a.m();  // affiche "implémentation de m dans A"
...
B b = new B();
b.m();  // affiche "implémentation de m dans A" (héritage)
b.n();  // affiche "implémentation de n dans B"
a = b;
a.m();  // affiche "implémentation de m dans A"
a.n();  // <--- erreur : la méthode n n'est pas visible dans A
...
C c = new C();
c.m();  // affiche "implémentation de m dans C"
c.n();  // affiche "implémentation de n dans B" (héritage)
b = c;
b.m();  // affiche "implémentation de m dans C" (liaison dynamique)
b.n();  // affiche "implémentation de n dans B"
a = c;
a.m();  // affiche "implémentation de m dans C" (liaison dynamique)
a.n();  // <--- erreur : la méthode n n'est pas visible dans A

Cas des conversions vers String

Toute expression peut être convertie implicitement (ou explicitement) dans le type "référence vers String". Dans le cas où cette expression n'est pas statiquement constante, il y a alors création dynamique d'un objet de classe String représentant la valeur de cette expression, et l'expression résultant devient une référence vers cet objet.

Transtypage explicite

Le type d'une expression peut également être explicitement converti avec la syntaxe suivante :

(nouveau_type)expression

Où expression est l'expression à convertir. S'il s'agit d'une expression composée, il faut l'encadrer par des parenthèses. La conversion explicite d'une expression doit être utilisée à chaque fois que l'on souhaite convertir une expression dans un type qui n'est pas plus haut dans la hiérarchie des types. Dans le cas des types numériques, cette conversion n'est sans pertes que si le type cible permet de représenter la même valeur. Dans le cas contraire, la valeur choisie dépend du type initial et du type cible. Dans le passage de float à int, la valeur choisie est par exemple la valeur entière de la valeur initiale :

int n;
float f;

n = 3;
f = n;        // f vaut 3.0
f = f + 1;    // conversion de 1 en 1.0 et somme : f vaut 4.0
n = (int) f;  // n vaut 4
f = f + 1.5;  // f passe à 5.5
n = (int) f;  // 5.5 est arrondi en 5 : n vaut 5.

Pour les types de références, la conversion est libre : une référence de type quelconque peut être explicitement convertie en toute référence dont le type permet de manipuler l'objet référencé, selon les règles ci-dessus. La non-validité de cette conversion n'est en général pas détectable avant l'exécution :

interface I { ... }
class A { ... }
class B extends A implements I { ... } 
class C { ... }
 ...
Object o = new B(); // l'objet créé est de classe B
I i = (I) o;  // valide : B implémente I
A a = (A) o;  // valide : A est ancêtre de B
B b = (B) a;  // valide
C c = (C) o;  // invalide : C n'est pas ancêtre de B

Ces conversions "descendantes" sont bien sûr propices aux erreurs. L'opérateur instanceof permet de vérifier la validité d'une conversion avant de l'effectuer :

if (r instanceof C) {
  c = (C) r;
  // action sur les instances de C
  ...
}
else {
  // action sur les instances d'une autre classe
  ...
}

L'opérateur instanceof et les conversions supportent également les tableaux (à partir d'un objet de type Object) :

Object r = getObject();
if (r instanceof int[]) {
  int[] valeurs = (int[]) r;
  ...
}
else {
  ...
}

Autoboxing

Java 5 introduit un mécanisme permettant la simplification du transtypage, appelé autoboxing. Ce mécanisme permet d'utiliser indifféremment les types primitifs et les classes wrappers. Exemple :

Avant Java 5, il fallait écrire :

List integers = methodeRenvoyantDesIntegers();
for(int i = 0; i < integers.size(); i++) {
    Integer integer = (Integer)integers.get(i);
    int actuel = Integer.parseInt(integer);
    methodNecessitantUnInt(actuel);
}

Alors qu'avec Java 5, il n'est plus nécessaire de passer par parseInt() :

List integers = methodeRenvoyantDesIntegers();
for(int i = 0; i < integers.size(); i++) {
    int actuel = (Integer)integers.get(i);
    methodNecessitantUnInt(actuel);
}

On voit que les int et les Integer sont utilisés indifféremment.

Toutefois, il n'est pas possible de déclarer un type générique avec un type primitif. Il faut utiliser la classe englobante correspondante.

Exemple :

ArrayList<Integer> counters = new ArrayList<Integer>();
counters.add(500);
int n = counters.get(0);

Les limites de l'autoboxing est qu'il ne concerne que chaque type primitif et sa classe englobante respective. Par exemple le code suivant renvoie l'erreur inconvertible types en voulant passer du String au Float :

    public static void main(String[] args) {
        for(int i = 0; i < args.length; i++) {
            System.out.println((Float)args[i]);
        }
    }

Il faut donc écrire :

public static void main(String[] args) {
    for(int i = 0; i < integers.size(); i++) {
        System.out.println((Float.valueOf(args[i])).floatValue());
    }

Types génériques

Définition

Les génériques (de l'anglais generics) sont des classes qui sont typés au moment de la compilation. Autrement dit, ce sont des classes qui utilisent des typages en paramètres. Ainsi une liste chainée, qui peut contenir des entiers, des chaines ou autres, pourra être typée en liste de chaines ou liste d'entiers, et ceci permettra au programmeur de ne pas écrire systématiquement des transtypages, méthode qui pourrait s'avérer dangereuse, ce sera le compilateur qui vérifiera la cohérence des données.

Java 5 a introduit un principe de type générique, rappelant les templates (modèles) du C++, mais le code produit est unique pour tous les objets obtenus à partir de la même classe générique.

Avant Java 5 :

public class MaListe
{
	private LinkedList liste;
	public setMembre(String s)
	{
		liste.add(s);
	}
	public int getMembre(int i)
	{
		return (Int)liste.get(i);
	}
}

Le transtypage est obligatoire, LinkedList manipule des objets Object, ici le compilateur ne peut détecter de problème, problème qui ne surviendra qu'à l'exécution (RunTimeError).

Dans la version avec génériques, on n'a plus besoin d'utiliser le transtypage donc le compilateur déclenchera deux erreurs durant la compilation, une sur la méthode, l'autre sur l'ajout d'un entier.

public class Famille < MaClasse >
{
	private LinkedList < MaClasse > liste;

	public setMembre(MaClasse m)
	{
		liste.add(m);
	}

	public MaClasse getMembre(int i)
	{
		return liste.get(i);
	}

	public Integer getInt(int i)     //première erreur
	{
		return liste.get(i);
	}
}

Utilisation :

Famille<String> famille = new Famille<String>();
famille.setMembre("essai");
famille.setMembre(210);          //seconde erreur

Il est important de comprendre que dans la déclaration de la classe le paramètre placé entre les caractères < et > représente bien une classe qui ne sera déterminée que lors de la déclaration de la création de l'objet. Aussi une erreur de typage sera produite à la compilation si les types utilisés par les méthodes ne sont le ou les types attendus. Dans cet exemple, l'erreur sera signalée sur le second ajout.

Dans la déclaration de la classe, la liste membre est déclarée ne pouvant contenir que des objets de classe MaClasse. L'identifiant MaClasse n'est pas une classe existante dans le packages et il est préférable qu'il ne le soit pas pour qu'aucune confusion ne soit faite, c'est à la déclaration de l'objet Famille que l'identifiant MaClasse sera résolu.

Il est évidemment possible d'utiliser un objet d'une classe héritant de celle utilisée pour paramétrer le type générique. Ceci permet de plus d'assurer la compatibilité ascendante avec les versions antérieures de Java : si aucune classe de paramétrage n'est indiquée, la classe par défaut est java.lang.Object.

Plusieurs paramètres

De la même façon que pour les classes basées sur les List, les déclarations de vos classes peuvent utiliser ces génériques. Cela permet de rendre le code plus souple et surtout réutilisable dans des contextes très différents. Plusieurs paramètres, séparés par des virgules, peuvent être utilisés entre les caractères < et >.

public class ListeDeTruc<Truc, Bidule>
{
	private LinkedList <Truc> liste    = new LinkedList<>();
	private ArrayList <Bidule> tableau = new ArrayList<>();

	public void accumule(Truc m)
	{
		liste.add(m);
	}

	public Bidule recherche(int i)
	{
		return tableau.get(i);
	}
}

Déclaration possible :

ListeDeTruc<String,Integer> liste1 = new ListeDeTruc<String,Integer>();
ListeDeTruc<Thread,Date> liste2 = new ListeDeTruc<Thread,Date>();

Paramètres non spécifiés à l'initialisation

Dans la classe de la section précédente, la création des deux collections avec l'opérateur new s'effectue avec une liste de paramètres génériques vide <> juste après le nom des classes génériques :

private LinkedList <Truc> liste    = new LinkedList<>();
private ArrayList <Bidule> tableau = new ArrayList<>();

Cette syntaxe (supportée depuis Java 8) indique que les paramètres sont les mêmes que ceux de la déclaration des membres. Cela équivaut à ceci :

private LinkedList <Truc> liste    = new LinkedList<Truc>();
private ArrayList <Bidule> tableau = new ArrayList<Bidule>();

Les paramètres ne sont cependant pas toujours identiques à ceux de la déclaration : il est possible par exemple d'utiliser des sous-classes.

Génériques et héritages

Lorsqu'un type de base doit répondre à des spécifications précises, il est possible d'écrire des choses du genre :

	public class ListeDeTruc<Truc extends Bidule, MaList<String>> implements Moninterface<Chose>

En revanche, créer une classe qui hérite de ces objets est plus délicat. Ici Chose et Bidule sont des classes existantes, Truc ne sera résolu qu'au moment de la déclaration de l'objet ListeDeTruc.

L'utilisation du mot clef super est possible dans une classe héritant d'une classe générique.

Tableau de génériques

La déclaration d'un tableau d'objets dont le type est générique peut se faire sans déclencher ni erreur, ni avertissements et sans utiliser l'annotation @SuppressWarnings("unchecked"), en utilisant <?> :

ArrayList<?>[] namelists = new ArrayList<?>[5];

Compatibilité entre les types

La relation d'héritage entre classe pour le type générique ne rend pas les classes compatibles.

La compatibilité est illustré ci-dessous, où la classe List hérite de la classe Collection et la classe Cat hérite de la classe Animal :

Exemple :

class Animal { /* ... */ }
class Cat extends Animal { /* ... */ }

List<Cat> les_chats_du_voisinage = /* ... */;

List<? extends Cat>          list_1 = les_chats_du_voisinage; // OK
Collection<Cat>              list_2 = les_chats_du_voisinage; // OK
Collection<? extends Animal> list_3 = les_chats_du_voisinage; // OK

List<Animal>                 list_4 = les_chats_du_voisinage; // ERROR

Conventions sur les noms des types

Bien qu'il soit tout à fait possible d'utiliser n'importe-quel identifiant suivant la convention de nommage des classes, il est plutôt recommandé d'utiliser un identifiant composé d'une seule lettre selon la convention :

<E>

« Element », utilisé abondamment pour le type des éléments d'une collection ;

<K> et <V>

« Key » et « Value », pour respectivement le type des clés et celui des valeurs d'une Map ou similaires ;

<N>

« Number » ;

<T>

« Type » ;

<S>, <U>, <V> etc.

second, troisième, n^ème type.

Limitations

Malgré la similitude de syntaxe, les types génériques en Java sont différents des patrons (templates en anglais) du C++. Il faut plutôt les voir comme un moyen d'éviter de faire une conversion entre java.lang.Object et le type spécifié de manière implicite.

Parmi les limitations :

• il n'est pas possible d'implémenter plusieurs fois la même interface avec des paramètres différents,
• il n'est pas possible de créer deux versions surchargées d'une méthode (deux méthodes portant le même nom) l'une utilisant la classe Object et l'autre utilisant un type générique.

Instanciation et cycle de vie

Toute variable de type objet est une référence vers une instance de classe allouée en mémoire sur le tas. La référence particulière null pointe vers une instance non allouée, et constitue la valeur par défaut des références. Il faut donc allouer une instance et l'assigner à une variable de type référence avant de pouvoir utiliser un objet et ses membres par l'opérateur de déréférencement point : objet.membre. L'opérateur de déréférencement sur une référence nulle déclenche une exception de type NullPointerException.

MaClasse objet = null;
objet.toString(); // ---> NullPointerException

Un tableau est également un objet, pouvant stocker un nombre fixe d'éléments spécifié à l'instruction new.

int[] tableau = null;
tableau[0] = 1; // ---> NullPointerException

L'instruction new

L'instruction new permet d'instancier une classe en utilisant l'un des constructeurs de la classe.

Par exemple pour créer un objet de type MaClasse, on écrit :

MaClasse cl = new MaClasse("hello");

Cette instruction sert également à allouer les tableaux en spécifiant le nombre d'éléments entre crochets après leur type.

int[] entiers = new int[15]; // Alloue un tableau de 15 entiers initialisés à 0.
MaClasse[] mes_objets = new MaClasse[20]; // Alloue un tableau de 20 références de type MaClasse initialisées à null.

Les constructeurs

Un constructeur est une méthode particulière de la classe appelée lors de la création d'une instance de la classe. Son rôle est d'initialiser les membres de l'objet juste créé. Un constructeur a le même nom que sa classe et n'a pas de valeur de retour.

Dans l'exemple suivant la classe MaClasse dispose de deux constructeurs, l'un ne prenant aucun paramètre et l'autre prenant un paramètre de type String :

public class MaClasse
{
	// Attributs
	private String name;

	// Constructeurs
	public MaClasse()
	{
		name = "defaut";
	}

	public MaClasse(String s)
	{
		name = s;
	}
}

Toute classe possède au moins un constructeur. Cependant, il n'est pas obligatoire de déclarer un constructeur pour une classe. En effet, si aucun constructeur n'est déclaré dans une classe, un constructeur sans paramètre est ajouté de manière implicite. Celui-ci ne fait rien, en apparence.

Un constructeur d'objet en appelle toujours un autre :

• Soit explicitement un autre constructeur de la même classe en utilisant this,
• Soit explicitement un constructeur de la classe mère en utilisant super,
• Soit implicitement le constructeur sans arguments de la classe mère.

Ces deux derniers points ne sont pas applicables à la classe java.lang.Object racine de toutes les autres classes.

Le code ci-dessous est strictement équivalent à l'exemple précédent, avec les appels implicites mis explicitement

public class MaClasse extends Object /* Implicite */
{
	// Attributs
	private String name;

	// Constructeurs
	public MaClasse()
	{
		super(); /* Implicite */
		name = "defaut";
	}

	public MaClasse(String s)
	{
		super(); /* Implicite */
		name = s;
	}
}

Quand une classe a plusieurs constructeurs qui définissent des valeurs par défaut, il vaut mieux que chaque constructeur appelle un autre constructeur de la classe. Cela permet de faciliter la maintenance en centralisant le comportement de construction et la définition des valeurs par défaut en un seul endroit du code.

public class MaClasse
{
	// Attributs
	private String name;
	private String description;

	// Constructeurs
	public MaClasse()
	{
		this("Pas de nom");
	}

	public MaClasse(String name)
	{
		this(name, "Pas de description");
	}

	public MaClasse(String name, String description)
	{
		// super(); /* Implicite */
		this.name = name;
		this.description = description;
	}
}

Initialisation d'un objet

L'appel à l'instruction new crée un nouvel objet de la classe spécifiée initialisé de la façon suivante :

• Juste après l'allocation mémoire, tous les membres sont initialisés à leur valeur par défaut dépendant du type (null pour les références, false pour les booléens, et 0 pour les types numériques).
• Le constructeur nommé en interne <init> correspondant aux types des arguments de l'instruction new est appelé.

Le code de chaque constructeur <init> est constitué de plusieurs parties concaténées :

• l'appel explicite au constructeur de la classe de base dans le fichier source, ou un appel implicite au constructeur par défaut (sans arguments) ;
• le code commun de construction définit par les initialisations de membres et les blocs de code non précédés du mot static
• et le code définit explicitement dans le fichier source.

Exemple

public class MaClasse extends ClasseDeBase
{
	// Attributs : un nom et 4 lignes de description

	private String name;

	private DescriptionLine[] description = new String[4]; // (1)

	{
		description[0] = new DescriptionLine("Exemple d'objet"); // (2)
	}

	private DescriptionLine firstline = description[0]; // (3)

	// Constructeur
	public MaClasse(String name)
	{
		super("Exemple"); // (0)
		this.name = name; // (4)
	}
}

Le code du constructeur <init>(String name) contient alors cette séquence générée par le compilateur :

super("Exemple"); // (0)
description = new String[4]; // (1)
description[0] = new DescriptionLine("Exemple d'objet"); // (2)
firstline = description[0]; // (3)
this.name = name; // (4)

Les lignes d'initialisation (de (1) à (3) pour l'exemple précédent) sont donc insérées juste après l'appel au constructeur de la classe de base, dans tous les constructeurs de la classe.

L'ordre des initialisations est très important. Dans l'exemple précédent, si les lignes (1) et (3) sont interverties, une exception de type NullPointerException est lancée lors de la construction de l'objet.

Le bloc d’initialisation ne peut pas envoyer explicitement une exception, même s'il s'agit d'une sous-classe de RuntimeException. Dans le cas contraire, le compilateur retourne l'erreur Initializer does not complete normally.

Ce code contient une erreur volontaire !

public class MaClasseNonImplementee extends ClasseDeBase
{
	{
		throw new RuntimeException("Non implémentée");
		// Erreur à la compilation : Initializer does not complete normally
	}
}

Par contre le constructeur peut en lancer :

public class MaClasseNonImplementee extends ClasseDeBase
{
	public MaClasseNonImplementee()
	{
		throw new RuntimeException("Non implémentée");
	}
}

Initialisation d'une classe

Avant la première instanciation, la classe est initialisée par la méthode statique spéciale nommée <clinit>. Le code de cette méthode est construit par le compilateur en concaténant les instructions d'initialisations des membres statiques et des blocs de code précédés du mot static.

Il s'agit donc du même principe que les constructeurs <init> vu dans la section précédente mais appliqué aux membres statiques de la classe. Toutefois aucun code de constructeur n'est ajouté à la fin (pas de constructeur statique), et le code appelle la méthode statique spéciale <clinit> de la classe de base plutôt qu'un constructeur.

Nettoyage

Ramasse-miettes (Garbage Collector)

Le ramasse-miettes garde un compteur du nombre de références pour chaque objet. Dès qu'un objet n'est plus référencé, celui-ci est marqué. Lorsque le ramasse-miettes s'exécute (en général quand l'application ne fait rien), les objets marqués sont libérés.

Son exécution se produit toujours à un moment qui ne peut être déterminé à l'avance. Il s'exécute lors des évènements suivants :

• périodiquement, si le processeur n'est pas occupé,
• quand la quantité de mémoire restante est insuffisante pour allouer un nouveau bloc de mémoire.

Il est donc recommandé de libérer toute référence (affecter null) à des objets encombrants (tableaux de grande taille, collection d'objets, ...) dès que possible, ou au plus tard juste avant l'allocation d'une grande quantité de mémoire.

Exemple : Pour le code suivant, il faut 49 152 octets disponibles, le ramasse-miettes ne pouvant rien libérer durant l'allocation du deuxième tableau.

byte[] buffer = new byte[16384];
// -> 1. allocation de 16384 octets
//    2. affecter la référence à la variable buffer
// ...
buffer = new byte[32768];
// -> 1. allocation de 32768 octets
//    2. affecter la référence à la variable buffer

Une fois le code corrigé, il ne faut plus que 32 768 octets disponibles, le ramasse-miettes pouvant libérer le premier tableau avant d'allouer le deuxième.

byte[] buffer = new byte[16384];
// -> 1. allocation de 16384 octets
//    2. affecter la référence à la variable buffer
// ...
buffer = null; // Le ramasse-miettes peut libérer les 16384 octets du tableau si besoin.
buffer = new byte[32768];
// -> 1. allocation de 32768 octets
//    2. affecter la référence à la variable buffer

Mettre à null les références devenues inutiles au plus tôt permet donc de réduire la quantité de mémoire libre nécessaire à l'allocation de tableaux ou d'objets.

Finalisation

Lors de la libération des objets par le ramasse-miettes, celui-ci appelle la méthode finalize() afin que l'objet libère les ressources qu'il utilise.

Cette méthode peut être redéfinie afin de libérer des ressources système non Java. Dans ce cas, la méthode doit se terminer en appelant la méthode de la classe parente :

super.finalize();

Comme l'exécution du ramasse-miettes se produit toujours à un moment qui ne peut être déterminé à l'avance, l'appel à cette méthode par le ramasse-miettes n'est pas garanti. C'est pourquoi cette méthode est rarement implémentée afin d'éviter des effets de bords.

Représentation des objets dans la mémoire

L'instruction new alloue la mémoire sur le tas pour les objets et les tableaux.

La création d'un objet de classe C qui hérite de la classe B, elle-même héritant de la classe A, se déroule à peu près de la manière suivante :

• Pour chacune des classes de la hiérarchie en partant de la classe racine (ordre A, B, C pour l'exemple), si cela n'a pas déjà été fait auparavant :
  • Charger la classe (Class, code des méthodes, ...), en lui allouant également l'espace nécessaire pour ses variables membres statiques.
  • Initialiser les variables membres statiques de la classe en appelant la méthode spéciale <clinit> qui contient la concaténation des assignations des membres statiques et des blocs de code statiques.
• Allocation de l'espace mémoire pour les membres d'instance de la classe C incluant les membres déclarés ainsi que ceux hérités des classes B et A.
• Appel au constructeur (méthode spéciale <init>) de la classe C correspondant aux arguments fournis en lui passant la référence à la zone mémoire allouée dans this :
  • Sa première instruction est un appel explicite ou implicite à un constructeur de la classe B (lui-même appelant un constructeur de la classe A).
  • Les instructions suivantes sont la concaténation des assignations des membres d'instance et des blocs de code non statiques.
  • Enfin, les instructions définies explicitement dans le constructeur sont appelées.

La création d'un tableau avec l'instruction new se déroule de la même façon (sachant que tout type de tableau hérite de la classe java.lang.Object), en allouant la place nécessaire pour le type des éléments multipliée par le nombre d'éléments voulu.

Le tas et la pile

Le tas est la zone mémoire où sont alloués les éléments de tableaux et les membres des objets. C'est une zone mémoire très grande, partagée par tous les processus légers (threads) de l'application Java. C'est pourquoi l'accès à un même objet ou tableau par plusieurs threads nécessite des moyens de synchronisation.

La pile est une zone mémoire locale limitée, alloué pour chaque processus léger (thread). Cette zone sert de stockage temporaire aux appels de méthodes pour y stocker la valeur des arguments, des variables locales, et de manière interne la valeur de retour.

public class Test
{
	int a;
	int b = 50;
	String c;
	String d = "test";

	// Code inclus dans tous les constructeurs :
	{
		c = d.toUpperCase();
		System.out.println("C = "+c);
	}

	public static Object creerTest()
	{
		Object o; // Une référence nulle, allouée sur la pile
		o = new Test(); // Objet alloué sur le tas
		return o; // La méthode retourne la référence à l'objet alloué dans le tas
	}
}

this

Le mot-clé this désigne, dans une classe, l'instance courante de la classe elle-même. Il est utilisé à différentes fins décrites dans les sections suivantes.

Rendre univoque

Il peut être utilisé pour rendre le code explicite et non ambigu.

Par exemple, si dans une méthode, on a un paramètre ayant le même nom qu'un attribut de la classe dont la méthode fait partie, on peut désigner explicitement l'attribut grâce à this :

public class Calculateur
{
    protected int valeur;

    public void calcule(int valeur)
    {
        this.valeur = this.valeur + valeur;
    }
}

Dans cet exemple, la méthode calcule additionne le paramètre valeur à l'attribut valeur et stocke le résultat dans l'attribut valeur de l'objet. L'attribut a été désigné explicitement par le mot-clé this, désignant l'instance de la classe, préfixé au nom de l'attribut.

S'auto-désigner comme référence

Le mot-clé this peut être utilisé pour passer une référence à l'instance elle-même comme paramètre d'une méthode.

Par exemple : s'enregistrer comme écouteur d'évènement :

source.addListener(this);

Désigner l'instance de la classe qui encadre

Dans le cas de classes imbriquées, c'est-à-dire qu'une classe interne utilise l'instance de la classe externe, le mot-clé this préfixé du nom de la classe externe permet de désigner l'instance de la classe externe. S'il n'est pas préfixé, il désigne l'instance de la classe interne.

Exemple :

public class Livre
{
    String titre = "Le livre";

    class Chapitre
    {
        String titre = "Chapitre 1";

        public String toString()
        {
            return
                Livre.this.titre +    // "Le livre"
                "/" +
                this.titre ;          // "Chapitre 1"
        // ou   Chapitre.this.titre ; // "Chapitre 1"
        }
        // -> "Le livre/Chapitre 1"
    }
}

Appeler un autre constructeur de la classe

Un constructeur peut appeler un autre constructeur de la classe en utilisant le mot-clé this comme nom appelé. Il doit s'agir de la première instruction du constructeur. Ce genre d'appel est utile pour définir des constructeurs alternatifs avec moins de paramètres, pour utiliser des valeurs par défaut.

Exemple :

public class Livre
{
    String titre, auteur, editeur;
    int pages, annee;

    public Livre(String titre)
    {
        this(titre, "Moi", "fr.wikibooks.org");
    }

    public Livre(String titre, String auteur, String editeur)
    {
        this(titre, auteur, editeur, 800, 2021);
    }

    public Livre(String titre, String auteur, String editeur, int pages, int annee)
    {
        this.titre = titre;
        this.auteur = auteur;
        this.editeur = editeur;
        this.pages = pages;
        this.annee = annee;
    }
}

Objets comparables et clés

Certaines collections d'objets nécessitent l'utilisation de classes dont les instances sont comparables pour pouvoir trier la collection. De plus, pour utiliser une instance d'une classe comme clé dans les tables associatives, la classe doit posséder des propriétés supplémentaires.

Objets comparables

Pour utiliser un objet dans une collection triée, on peut :

• soit utiliser des éléments instances d'une classe comparable,
• soit spécifier un comparateur d'éléments au constructeur de la collection.

interface Comparable

Une classe implémente l'interface java.lang.Comparable en ajoutant la méthode suivante :

int compareTo(Object o)

ou (Java 5+) interface Comparable<T> :

int compareTo(T o)

Dans cette méthode l'objet this est comparé à l'objet o. Cette méthode doit retourner le signe de la soustraction virtuelle this - o. C'est à dire :

• -1 si this < o
• 0 si this == o
• +1 si this > o

Cette méthode doit avoir les propriétés suivantes, pour toutes instances de la classe nommées o1, o2 et o3 :

• o1.compareTo(o1) == 0,
• o1.compareTo(o2) == - o2.compareTo(o1),
• o1.compareTo(o2) > 0 et o2.compareTo(o3) > 0 implique o1.compareTo(o3) > 0.

De plus, pour utiliser une instance de la classe dans une collection, le comportement de cette méthode doit être consistant avec celle de la méthode equals :

• Pour toute instance de la classe nommés o1 et o2, les deux expressions booléennes o1.compareTo(o2)==0 et o1.equals(o2) retournent la même valeur,
• La comparaison avec null doit lancer une exception NullPointerException.

Comparateur (Comparator)

L'interface java.util.Comparator permet de rendre comparable des instances dont la classe n'implémente pas elle-même l'interface java.lang.Comparable vue précédemment. Une classe implémentant cette interface doit déclarer deux méthodes :

int compare(Object o1, Object o2)
int equals(Object o)

ou (Java 5+) interface Comparator<T> :

int compare(T o1, T o2)
int equals(Object o)

La méthode equals compare les comparateurs (eux-mêmes) this et o.

La méthode compare compare les deux objets spécifiés et retourne le signe de la soustraction virtuelle o1 - o2, comme expliqué dans la section précédente. C'est-à-dire :

• -1 si o1 < o2
• 0 si o1 == o2
• +1 si o1 > o2

Clé de table associative

Pour utiliser une instance de classe comme clé d'une table associative (Map en anglais), la classe doit posséder les propriétés suivantes :

• La classe doit posséder une méthode equals cohérente,
• La classe doit posséder une méthode hashCode cohérente.

Dans le cas contraire (par défaut), il est toujours possible d'utiliser des instances de la classe comme clé, mais il faudra utiliser cette instance seulement. C'est à dire que pour retrouver une valeur dans une table associative, il ne sera pas possible d'utiliser une autre instance dont les attributs sont égaux à ceux de l'instance utilisée pour réaliser l'association. Une énumération ayant des instances prédéterminées et ne pouvant avoir d'autres instances convient donc pour être utilisée comme clé.

Exemple : un tableau d'entiers utilisé comme clé.

int[] key1 = { 1, 2 };
int[] key2 = { 1, 2 }; // même contenu que key1

HashMap hmap = new HashMap();

// association key1 -> chaîne de caractère
hmap.put(key1, "Valeur pour la suite (1,2)");

// tentative pour retrouver la valeur
String s1 = (String)hmap.get(key1); // retourne "Valeur pour la suite (1,2)"

// tentative pour retrouver la valeur
String s2 = (String)hmap.get(key2); // retourne null

La tentative échoue car un tableau n'a pas toutes les propriétés nécessaires. La méthode equals est correcte, mais la méthode hashCode retourne deux valeurs différentes.

Méthode equals

Une classe doit implémenter la méthode equals de manière cohérente, c’est-à-dire, pour toutes instances de la classe nommées o1, o2 et o3 :

• o1.equals(o1) == true,
• o1.equals(o2) == o2.equals(o1),
• o1.equals(o2) et o2.equals(o3) implique o1.equals(o3).

Méthode hashCode

Pour utiliser une classe comme clé d'une table associative, il faut que la classe implémente la méthode hashCode() de manière cohérente. Pour comprendre cela, il faut aborder le fonctionnement interne des tables associatives indexée par des objets :

1. Les méthodes de la table associative appellent la méthode hashCode() de la clé pour obtenir un entier,
2. Cet entier est transformé en index dans un tableau par reste de la division par la taille du tableau,
3. Ce tableau contient une liste de clés comparées avec celle fournie à la méthode appelée en utilisant la méthode equals vue auparavant.

Il est donc essentiel que la méthode hashCode ait les propriétés suivantes :

• Cette méthode doit toujours retourner la même valeur si l'objet n'a pas été modifié,
• Pour deux objets égaux (méthode equals retourne true), la méthode hashCode doit retourner deux valeurs égales. C'est à dire, pour toute instance de la classe nommés o1 et o2, o1.equals(o2) implique o1.hashCode() == o2.hashCode(),
• Il est recommandé que pour deux objets différents, la méthode hashCode retourne deux valeurs distinctes.

La méthode par défaut retourne la même valeur que la méthode System.identityHashCode(this) qui se base sur la référence de l'objet (0 si la référence est null). C'est à dire que deux objets différents mais avec des contenus identiques auront tout de même une valeur différente.

Objets utilisables comme clé

Comme expliqué dans la section d'introduction, il est possible d'utiliser n'importe quel type d'objet à condition d'utiliser exactement la même instance, ou bien que la classe possède des méthodes equals et hashCode cohérentes, comme la classe java.lang.String par exemple.

String key1 = "Clé de test";
String key2 = "Clé" + " de " + "test";

HashMap hmap = new HashMap();

// association key1 -> chaîne de caractère
hmap.put(key1, "Valeur pour la clé");

// tentative pour retrouver la valeur
String s1 = (String)hmap.get(key1); // retourne "Valeur pour la clé"

// tentative pour retrouver la valeur
String s2 = (String)hmap.get(key2); // retourne "Valeur pour la clé"

Énumérations

Java 5 introduit une nouvelle structure de données appelée énumérations. Cette structure permet de contenir une série de données constantes ayant un type sûr, ce qui veut dire que ni le type, ni la valeur réelle de chaque constante n'est précisé. Il est possible de comparer des valeurs d'une énumération entre elles à l'aide des opérateurs de comparaison et de l'instruction switch.

Exemple :

enum Animal { KANGOUROU, TIGRE, CHIEN, SERPENT, CHAT };

class Test
{
    public static void main(String[] args)
    {
        String aniMsg;
        Animal bebete = Animal.TIGRE;
        switch(bebete)
        {
            case KANGOUROU :
                aniMsg = "kangourou";
                break;
            case TIGRE :
                aniMsg = "tigre";
                break;
            case CHIEN :
                aniMsg = "chien";
                break;
            case SERPENT :
                aniMsg = "serpent";
                break;
            case CHAT :
                aniMsg = "chat";
                break;
        }
        System.out.println("L'animal est un "+aniMsg);
    }
}

Membres

Les énumérations sont en fait compilées sous forme de classes, éventuellement internes.

Une énumération peut donc avoir des constructeurs et méthodes. Ses constructeurs sont obligatoirement privés car aucune nouvelle instance ne peut être créée.

enum Animal
{
    // Il faut appeler l'un des constructeurs déclarés :
    KANGOUROU("kangourou", false),
    TIGRE("tigre", false),
    CHIEN("chien", true),
    SERPENT("serpent", false, "tropical"),
    CHAT("chat", true); // <- NB: le point-virgule pour mettre fin à la liste des constantes !

    // Membres :
    private final String environnement;
    private final String nom;
    private final boolean domestique;

    Animal(String nom, boolean domestique)
    { this(nom, domestique, null); }

    Animal(String nom, boolean domestique, String environnement)
    {
        this.nom = nom;
        this.domestique = domestique;
        this.environnement = environnement;
    }

    public String getNom(){ return this.nom; }
    public String getEnvironnement(){ return this.environnement; }
    public boolean isDomestique(){ return this.domestique; }
};

class Test
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Animal bebete = Animal.TIGRE;
        System.out.print("L'animal est un "+bebete.getNom());
        System.out.print(bebete.isDomestique()?" (domestique)":" (sauvage)");
        String env = bebete.getEnvironnement();
        if (env!=null)
            System.out.print(" vivant dans un milieu "+env);
        System.out.println();
    }
}

Héritage

Les énumérations sont compilées sous forme de classes finales, ce qui signifie qu'aucune classe ou énumération ne peut en hériter.

Méthodes utiles

Les énumérations possèdent des méthodes communes permettant notamment la conversion entre un membre de l'énumération et un entier ou une chaîne de caractères.

ordinal()

Obtenir l'index de la valeur selon l'ordre de déclaration (premier = 0).

Exemple :

Animal.CHIEN.ordinal() /* -> 2 */

name()

Obtenir le nom de la valeur.

Exemple :

Animal.CHAT.name() /* -> "CHAT" */

valueOf(String s)

(méthode statique) Obtenir la valeur dont le nom est spécifié en paramètre.

Exemple :

Animal.valueOf("CHAT") /* -> Animal.CHAT */

values()

(méthode statique) Obtenir un tableau contenant toutes les valeurs déclarées.

Exemple :

Animal.values()[2] /* -> Animal.CHIEN */

Les énumérations implémentent l'interface java.lang.Comparable et possède donc les méthodes equals et compare pour comparer deux valeurs (ordonnées selon ordinal() par défaut).

Ensemble de valeurs énumérées

Les ensembles (set en anglais) font partie des classes de collection de l'API Java. Il existe une classe spécifique pour les ensembles de valeurs énumérées nommée EnumSet. Cette classe hérite de la classe abstraite java.util.AbstractSet.

Voir les ensembles.

Utilisation comme clé de table associative

Étant donné qu'une énumération ne peut avoir d'autres instances que celles déclarées, elle convient bien comme type de clé dans les tables associatives, comme les collections de classe Map. Exemple :

public void dialogueAnimal()
{
    Map<Animal,String> cri_par_animal = new HashMap<>();
    cri_par_animal.put(Animal.TIGRE, "Grr");
    cri_par_animal.put(Animal.CHAT, "Miaou");

    Animal a = Animal.TIGRE, b = Animal.CHAT;
    System.out.println("Le "+a+" dit « "+cri_par_animal.get(a)+" ! »");
    System.out.println("Le "+b+" répond « "+cri_par_animal.get(b)+" ! »");
}

Exceptions

Une exception est un signal qui se déclenche en cas de problème. Les exceptions permettent de gérer les cas d'erreur et de rétablir une situation stable (ce qui veut dire, dans certains cas, quitter l'application proprement). La gestion des exceptions se décompose en deux phases :

• La levée d'exceptions,
• Le traitement d'exceptions.

En Java, une exception est représentée par une classe. Toutes les exceptions dérivent de la classe Exception qui dérive de la classe Throwable.

Levée d'exception

Une exception est levée grâce à l'instruction throw :

if (k<0)
    throw new Exception("k négatif");

Une exception peut être traitée directement par la méthode dans laquelle elle est levée dans un bloc catch, ou bien sans traitement dans la méthode, elle est envoyée à la méthode appelante auquel cas l'instruction throws (à ne pas confondre avec throw) doit être employée pour indiquer les exceptions non traitées :

import java.io.IOException;
public void maMethode(int entier) throws IOException
{
    // code de la méthode
}

Dans cet exemple, si une exception de type IOException non traitée est levée durant l'exécution de maMethode, l'exception sera envoyée à la méthode appelant maMethode, qui devra la traiter.

Certaines exceptions sont levées implicitement par la machine virtuelle :

• NullPointerException quand une référence nulle est déréférencée (accès à un membre),
• ArrayIndexOutOfBoundsException quand l'indice d'un tableau dépasse sa capacité,
• ArithmeticException quand une division par zéro ou une autre erreur arithmétique a lieu.

Celles-ci n'ont pas besoin d'être déclarées avec l'instruction throws car elles dérivent de la classe RuntimeException, une classe d'exceptions qui ne sont pas censées être lancées par une méthode codée et utilisée correctement.

Traitement d'exception

Le traitement des exceptions se fait à l'aide de la séquence d'instructions try...catch...finally.

• L'instruction try indique qu'une instruction (ou plus généralement un bloc d'instructions) susceptible de lever des exceptions débute.

• L'instruction catch indique le traitement pour un type particulier d'exceptions. Il peut y avoir plusieurs instructions catch pour une même instruction try.

• L'instruction finally, qui est optionnelle, sert à définir un bloc de code à exécuter dans tous les cas, exception levée ou non.

Il faut au moins une instruction catch ou finally pour chaque instruction try.

Exemple :

public String lire(String nomDeFichier) throws IOException
{
    try
    {
        // La ligne suivante est susceptible de lever une exception
        // de type FileNoFoundException
        FileReader lecteur = new FileReader(nomDeFichier);
        char[] buf = new char[100];
        // Cette ligne est susceptible de lever une exception
        // de type IOException
        lecteur.read(buf,0,100);
        return new String(buf);
    }
    catch (FileNotFoundException fnfe)
    {
        fnfe.printStackTrace(); // Indique l'exception sur le flux d'erreur standard
    }
    finally
    {
        System.err.println("Fin de méthode");
    }
}

Le bloc catch (FileNotFoundException fnfe) capture toute exception du type FileNotFoundException (cette classe dérive de la classe IOException).

Le bloc finally est exécuté quel que soit ce qui se passe (exception ou non).

Toute autre exception non capturée (telle IOException) est transmise à la méthode appelante, et doit toujours être déclarée pour la méthode, en utilisant le mot clé throws, sauf les exceptions dérivant de la classe RuntimeException. S'il n'y avait pas cette exception à la règle, il faudrait déclarer throws ArrayIndexOutOfBoundsException chaque fois qu'une méthode utilise un tableau, ou throws ArithmeticException chaque fois qu'une expression est utilisée, par exemple.

Ne jamais ignorer une exception

Il est tentant de vouloir ignorer une ou des exceptions en la capturant pour ne faire aucun traitement et en poursuivant l'exécution, comme dans cet exemple tiré des fichiers sources de Java :

        if (formatName != null) {
            try {
                Node root = inData.getAsTree(formatName);
                outData.mergeTree(formatName, root);
            } catch(IIOInvalidTreeException e) {
                // ignore
            }
        }

Cependant, c'est une très mauvaise pratique, car l'exception indique que les données d'entrée comportent une erreur mais l'utilisateur ou le développeur n'est pas informé. La poursuite de l'exécution aboutira alors à la production d'un résultat mauvais dont l'origine sera très difficile à remonter.

Il vaut mieux :

• retirer le bloc catch et permettre de remonter l'exception à un niveau plus haut,
• ou retransmettre l'exception avec un type plus précis indiquant le problème de manière plus détaillée.

Remonter l'exception permet un traitement approprié (correction de code, message d'erreur à l'utilisateur pour qu'il corrige les valeurs d'entrées, essayer une autre solution, ...).

Classes et sous-classes d'exception

L'héritage entre les classes d'exceptions peut conduire à des erreurs de programmation. En effet, une instance d'une sous-classe est également considérée comme une instance de la classe de base.

Ordre des blocs catch

L'ordre des blocs catch est important : il faut placer les sous-classes avant leur classe de base. Dans le cas contraire le compilateur génère l'erreur exception classe_exception has already been caught.

Exemple d'ordre incorrect :

try
{
    FileReader lecteur = new FileReader(nomDeFichier);
}
catch(IOException ioex) // capture IOException et ses sous-classes
{
    System.err.println("IOException capturée :");
    ioex.printStackTrace();
}
catch(FileNotFoundException fnfex) // <-- erreur ici
// FileNotFoundException déjà capturé par catch(IOException ioex)
{
    System.err.println("FileNotFoundException capturée :");
    fnfex.printStackTrace();
}

L'ordre correct est le suivant :

try
{
    FileReader lecteur = new FileReader(nomDeFichier);
}
catch(FileNotFoundException fnfex)
{
    System.err.println("FileNotFoundException capturée :");
    fnfex.printStackTrace();
}
catch(IOException ioex) // capture IOException et ses autres sous-classes
{
    System.err.println("IOException capturée :");
    ioex.printStackTrace();
}

Sous-classes et clause throws

Une autre source de problèmes avec les sous-classes d'exception est la clause throws. Ce problème n'est pas détecté à la compilation.

Exemple :

public String lire(String nomDeFichier) throws FileNotFoundException
{
    try
    {
        FileReader lecteur = new FileReader(nomDeFichier);
        char[] buf = new char[100];
        lecteur.read(buf,0,100);
        return new String(buf);
    }
    catch (IOException ioe) // capture IOException et ses sous-classes
    {
        ioe.printStackTrace();
    }
}

Cette méthode ne lancera jamais d'exception de type FileNotFoundException car cette sous-classe de IOException est déjà capturée.

Relancer une exception

Une exception peut être partiellement traitée, puis relancée. On peut aussi relancer une exception d'un autre type, cette dernière ayant l'exception originale comme cause.

Dans le cas où l'exception est partiellement traitée avant propagation, la relancer consiste simplement à utiliser l'instruction throw avec l'objet exception que l'on a capturé.

Exemple:

public String lire(String nomDeFichier) throws IOException
{
    try
    {
        FileReader lecteur = new FileReader(nomDeFichier);
        char[] buf = new char[100];
        lecteur.read(buf,0,100);
        return new String(buf);
    }
    catch (IOException ioException) // capture IOException et ses sous-classes
    {
        // ... traitement partiel de l'exception ...
        throw ioException; //<-- relance l'exception
    }
}

Une exception d'un autre type peut être levée, par exemple pour ne pas propager une exception de type SQLException à la couche métier, tout en continuant à arrêter l'exécution normale du programme :

...
    catch (SQLException sqlException) // capture SQLException et ses sous-classes
    {
        throw new RuntimeException("Erreur (base de données)...", sqlException);
    }
...

La pile d'appel est remplie au moment de la création de l'objet exception. C'est à dire que les méthodes printStackTrace() affiche la localisation de la création de l'instance.

Pour mettre à jour la pile d'appel d'une exception pré-existante (réutilisation pour éviter une allocation mémoire, ou relancer une exception), la méthode fillInStackTrace() peut être utilisée :

...
    catch (IOException ioException) // capture IOException et ses sous-classes
    {
        // ... traitement partiel de l'exception ...
        ioException.fillInStackTrace(); // <-- pile d'appel mise à jour pour pointer ici
        throw ioException;              // <-- relance l'exception
    }
...

Catégorie d'objet lancé

Le chapitre traite des exceptions, mais en fait tout objet dont la classe est ou dérive de la classe Throwable peut être utilisé avec les mots-clés throw, throws et catch.

Classes dérivées de Throwable

Il existe deux principales sous-classes de la classe Throwable :

• Exception signale une erreur dans l'application,
• Error signale une erreur plus grave, souvent au niveau de la machine virtuelle (manque de ressource, mauvais format de classe, ...).

Créer une classe d'exception

Il est également possible d'étendre une classe d'exception pour spécialiser un type d'erreur, ajouter une information dans l'objet exception, ...

Exemple :

public class HttpException extends Exception
{
    private int code;
    public HttpException(int code,String message)
    {
        super(""+code+" "+message);
        this.code=code;
    }
    public int getHttpCode()
    { return code; }
}

Une instance de cette classe peut ensuite être lancée de la manière suivante :

public void download(URL url) throws HttpException
{
    ...
    throw new HttpException ( 404, "File not found" );
}

et capturée comme suit :

try
{
    download( ... );
}
catch(HttpException http_ex)
{
    System.err.println("Erreur "+http_ex.getHttpCode());
}

Fermeture des ressources

Les objets de ressource alloue de la mémoire ou maintienne une ressource ouverte (un flux de fichier, une socket, ...). Il est important d'assurer la libération de la mémoire ou la fermeture de la ressource, quoi qu'il se passe, exception ou non. Dans le cas contraire, la ressource ne serait libérée qu'à la fin de l'application, qui peut donc cumuler les ressources ouvertes pouvant provoquer une fuite mémoire, une pénurie de ressource système, ...

Bloc finally

La première solution pour libérer une ressource est de le faire dans un bloc finally. Celui-ci doit être précédé du bloc try contenant le code utilisant la ressource ouverte.

FileInputStream in = new FileInputStream(new File("/tmp/config.ini"));
// la ligne précédente peut échouer et lancer une exception,
// mais rien à fermer dans ce cas car le flux n'a pas pu être ouvert.
// Donc le bloc try commence juste après :
try
{
    // ... lecture du fichier en utilisant  in  pour lire les données ...
}
finally
{
    // Quoi qu'il se passe, fermeture après utilisation :
    in.close();
}

Fermeture automatique

La seconde solution s'applique aux classes implémentant l'interface java.io.Closeable. La déclaration des instances de ces classes peut être employée en paramètre du mot-clé try.

try(FileInputStream in = new FileInputStream(new File("/tmp/config.ini")))
{
    // ... lecture du fichier en utilisant  in  pour lire les données ...
}
// Quoi qu'il se passe, la fermeture après utilisation
// est effectuée implicitement à la fin du bloc try.

Ce code est équivalent à l'exemple de la section précédente, en moins de lignes de code.

Le bloc try pour cette syntaxe peut accepter des blocs catch pour traiter des exceptions ou finally pour libérer des ressources, mais sont optionnels.

Exceptions non capturées

Une exception lancée explicitement ou implicitement depuis une méthode peut ne pas être capturée. Dans ce cas, elle est remontée au niveau de la méthode appelante. La classe de cette exception (ou une classe parente) doit être déclarée dans une clause throws à la fin de la déclaration de la méthode appelée, à moins que la classe soit une sous-classe de java.lang.RuntimeException ou java.lang.Error.

La méthode main peut aussi déclarer des exceptions. Quand la méthode main ne capture pas une exception, celle-ci remonte à l'appelant (code interne de la JVM) qui affiche l'exception dans la console (flux d'erreur standard), et provoque donc l'arrêt de l'application si aucun thread non démon ne tourne.

Pour un thread, la méthode run() des implémentations de l'interface java.lang.Runnable ne peut pas déclarer d'exceptions lancées. Cela ne l'empêche pas de remonter les exceptions non déclarées (java.lang.RuntimeException, java.lang.Error, et leurs sous-classes). Dans ce cas, le thread est interrompu et la JVM affiche l'exception dans la console (flux d'erreur standard).

Il est possible de traiter les exceptions non capturées par un thread. L'interface java.lang.Thread.UncaughtExceptionHandler définie dans la classe java.lang.Thread a une méthode uncaughtException notifiée lorsqu'un thread n'a pas capturé une exception.

Exemple d'implémentation :

UncaughtExceptionHandler eh = new UncaughtExceptionHandler()
{
	@Override
	public void uncaughtException(Thread t, Throwable e)
	{
		System.out.println("Une exception "+e);
		System.out.println("a eu lieu dans le thread "+t);
	}
};

Ce gestionnaire peut ensuite être assigné à différents niveaux :

• au niveau global pour tous les threads de l'application en appelant la méthode statique setDefaultUncaughtExceptionHandler de la classe java.lang.Thread :

  Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(eh);

• au niveau d'un thread en appelant la méthode d'instance setUncaughtExceptionHandler :

  thread_telechargement.setUncaughtExceptionHandler(eh);

• au niveau d'un groupe de threads java.lang.ThreadGroup car cette classe implémente l'interface UncaughtExceptionHandler :

  ThreadGroup tg_telechargeurs = new ThreadGroup()
  {
  	@Override
  	public void uncaughtException(Thread t, Throwable e)
  	{
  		System.out.println("Une exception "+e);
  		System.out.println("a eu lieu dans le thread "+t);
  	}
  };
  Thread telecharge_html = new Thread(tg_telechargeurs, run_get_html);
  Thread telecharge_css = new Thread(tg_telechargeurs, run_get_css);
  Thread telecharge_js = new Thread(tg_telechargeurs, run_get_js);
  

Voir aussi

• Liste des exceptions

Paquetages

Les paquetages, ou packages, permettent de grouper ensemble des classes rattachées, à la manière des dossiers qui permettent de classer des fichiers. En java, un paquetage particulier correspond à un répertoire. Les classes d'un projet en java devraient toutes être dans un paquetage particulier afin de les catégoriser. Cela a plusieurs avantages :

• retrouver les classes plus facilement

  Par exemple, la fenêtre d'édition EditorWindow dans le package app.editeur.fenetre.

• différencier deux classes ayant un nom identique ou similaire mais au rôle différent et éviter un conflit de nom.

  Par exemple, trois classes Adresse différentes :

  • dans un package courrier.client pour la gestion d'une adresse postale ;
  • dans un package réseau.hôte pour la gestion d'une adresse IP ;
  • dans un package personnage.propriété pour la gestion de la caractéristique d'adresse d'un personnage de jeu de rôle.

Utilisation

Le fichier à inclure dans un paquetage doit contenir le mot-clé 'package' suivi du nom du paquetage.

Ce nom peut être composé de plusieurs mots séparés par un point ( . ).

Exemple

pour inclure la classe Toto dans le paquetage 'mesPackages.sousPackage1', écrire au début du fichier Toto.java :

package mesPackages.sousPackage1;
// ne pas oublier le point-virgule en fin de ligne

La structure des répertoires doit suivre le nom du paquetage, c'est-à-dire que le fichier Toto.java doit se situer dans un sous-répertoire mesPackages/sousPackage1/Toto.java.

Lorsqu'ensuite on désire utiliser la classe Toto depuis une autre classe, il faudra au préalable écrire :

import mesPackages.sousPackage1.Toto;

ou

import mesPackages.sousPackage1.*;
// importation de toutes les classes
// du paquetage mesPackage.sousPackage1

ou utiliser directement une référence au paquetage :

mesPackages.sousPackage1.Toto toto
    = new mesPackages.sousPackage1.Toto();

Conventions

En Java, les programmeurs attribuent généralement un nom qui commence par une minuscule pour un paquetage, et un nom qui commence par une capitale pour une classe.

Les bibliothèques Java destinées à être distribuées regroupent leurs classes dans un ou plusieurs paquetages dont le nom est normalement précédé par un nom de domaine dans l'ordre inverse, par exemple :

package org.wikibooks.exemple;

Cela permet également d'éviter les conflits de nom de paquetages et de classes venant de différents groupes et entités. Par exemple, une classe org.wikibooks.fr.Test pourra cohabiter avec une classe org.wikipedia.fr.Test sans conflit de noms de classe.

Compilation

L'utilisation d'un paquetage nécessite une structure des répertoires correspondant au nom du paquetage. Un projet est composé de plusieurs paquetages, dont la racine est le répertoire qu'il faut passer à java dans le classpath pour qu'il puisse charger les classes des paquetages du projet.

Par exemple, le fichier Toto.java définit la classe Toto du paquetage org.wikibooks.exemple débute par :

package org.wikibooks.exemple;

class Toto ...

et doit se situer dans le répertoire org/wikibooks/exemple.

Supposons que le chemin du fichier soit /home/me/javaprog/org/wikibooks/exemple/Toto.java. La compilation se fait en spécifiant le chemin du package racine (répertoire parent de org) comme classpath, et en spécifiant ensuite le chemin relatif à ce répertoire :

javac -classpath /home/me/javaprog org/wikibooks/exemple/Toto.java

Quand un programme Java utilise cette classe, il doit être compilé et exécuté en spécifiant /home/me/javaprog (package racine) pour le paramètre classpath, et le nom de la classe doit inclure le nom du package :

java -classpath /home/me/javaprog org.wikibooks.exemple.Toto

Import statique

Pour utiliser les membres statiques publiques d'une classe, il faut nommer la classe où ils sont définis.

Exemple 1 :

double r = Math.cos(Math.PI * theta);

L'import statique permet d'importer les membres statiques d'une classe afin de ne pas nommer la classe en question.

Exemple 1 :

// importer le membre statique PI seulement
import static java.lang.Math.PI;
...
double r = Math.cos(PI * theta);

Exemple 2 :

// importer tous les membres statiques de la classe java.lang.Math
import static java.lang.Math.*;
...
double r = cos(PI * theta);

L'abus d'import statique n'est pas conseillé car le code ne contient plus de référence à la classe définissant le membre statique utilisé. Il ne faut l'utiliser que si les membres statiques d'un petit nombre de classes sont utilisés fréquemment.

Importation de paquetages depuis une archive jar

Pour importer un paquetage d'un fichier .jar, il faut s'assurer que le fichier est dans le classpath courant (à compile- et execution-time). Ensuite, l'import se déroule comme si le .jar était décompressé.

Par exemple, pour compiler et lancer une classe d'un projet du dossier parent (contenant deux répertoires : /source et /libraries) compiler :

$ javac -classpath libraries/lib.jar source/MainClass.java

Puis le lancer :

$ java -classpath libraries/lib.jar source/MainClass

Cela nécessite que MainClass soit le package par défaut, ce qui n'est pas très explicite.

Il vaut mieux que la classe principale soit également dans un paquetage.

Classes de base

Java est livré avec un ensemble de bibliothèques de base proposant des classes qui s'avèrent vite nécessaires. Tout programmeur Java doit avoir un bonne connaissance de toutes les possibilités offertes par ces composants. Il n'est pas nécessaire d'apprendre quoi que ce soit mais simplement d'avoir une idée générale de ce qui est disponible pour savoir quelles parties de la bibliothèque utiliser pour résoudre un problème donné.

Dorénavant, vous aurez toujours besoin d'avoir avoir la documentation complète sous le coude, via Internet ou sur votre ordinateur.

Paquetage java.lang

Le paquetage (le package) java.lang est le paquetage de base de Java. Il n'est même pas nécessaire de faire un import de ce paquetage : il est implicite.

Ce paquetage regroupe les classes concernant les types (Boolean, Byte, Character, Short, Integer, Long, Float, Double, String), les classes (Object classe de base de toutes les autres, Class), les threads (Thread, ThreadGroup), …

Les chaînes de caractères

Les chaînes de caractères ne sont pas des types primitifs et sont des instances de la classe java.lang.String. Les constantes sont entourées de guillemets.

Exemple :

String message = "Test des chaînes de caractères";

La concaténation se fait avec l'opérateur + :

String message = "Test des chaînes de caractères"
               + " et de la concaténation";

La concaténation d'une chaîne de caractères avec un type primitif ajoute sa représentation nominale (décimal pour les types entiers, le caractère pour char, "true" ou "false" pour boolean) :

int a = 100;
String message = "A vaut " + a;   // A vaut 100

La concaténation d'une chaîne de caractères avec un objet appelle sa méthode toString() retournant une chaîne de caractères :

Object o=new Object();
String message = "L'objet " + o;  // L'objet java.lang.Object@1fe081a3

Par défaut, la méthode toString() définie dans la classe java.lang.Object retourne le nom de la classe de l'objet, suivi du caractère arobase @, suivi de la valeur retournée par la méthode hashCode() en hexadécimal.

La méthode length() permet d'obtenir la longueur d'une chaîne de caractères :

String message = "Test des chaînes de caractères";
System.out.print  ( "Le message contient " );
System.out.print  ( message.length() );
System.out.println( " caractères" );

Equivaut à :

System.out.print  ( "Le message contient " );
System.out.print  ( "Test des chaînes de caractères".length() );
System.out.println( " caractères" );

Nous pouvons utiliser des guillemets à l'intérieur d'une chaine de caractères en utilisant le caractère d'échappement \

String ma_string = "le mot \"mot\" contient 3 lettres";

Nous pouvons également utiliser des caractères spéciaux tels que \n (nouvelle ligne), \t (tabulation) pour formater la sortie.

String ma_string_formatee = "colonne 1\tcolonne 2\nvaleur 1\tvaleur 2\n"

Enfin, nous pouvons afficher des caractères particuliers (tels les caractères accentués, par exemple) en utilisant le préfixe \u suivi du code Unicode du caractère sur 4 chiffres hexadécimaux :

String chaine_unicode = "\u002D"; // le signe moins -

Cependant, la séquence \u est également utilisable en dehors des chaînes de caractères pour encoder le code source. Exemple :

int a = 200 \u002D 50; // le signe moins - -> 150

équivaut à :

int a = 200 - 50; // 150

Paquetage java.io

Ce paquetage concerne les flux d'entrées et sorties en général (fichiers, réseau, buffer).

Les deux classes abstraites InputStream et OutputStream gèrent les entrées et sorties binaires, utilisant des tableaux d'octets.

Les sous-classes de celles-ci sont plus spécialisées :

• FileInputStream et FileOutputStream gèrent les fichiers,
• ByteArrayInputStream et ByteArrayOutputStream lisent/écrivent depuis/vers un tableau d'octets.

Les classes Reader et Writer utilisent les tableaux de caractères.

Leurs sous-classes sont également plus spécialisées :

• FileReader et FileWriter gèrent les fichiers,
• StringReader et StringWriter lisent/écrivent depuis/vers une chaîne de caractères.

Paquetage java.nio

Cette section est vide, pas assez détaillée ou incomplète.

Paquetage java.text

Cette section est vide, pas assez détaillée ou incomplète.

Paquetage java.util

Ce paquetage contient les classes permettant la gestion de collections (liste chaînées, table de hachage, tableau extensible, …). Elle contient également une classe de générateur aléatoire (classe Random), deux classes gérant le lancement de tâches périodiques ou à un moment donné (Timer et TimerTask), la gestion des dates (Date, Calendar, GregorianCalandar), …

Paquetage java.net

Ce paquetage contient les classes permettant de communiquer à travers un réseau en utilisant des sockets TCP ou UDP. Il existe également des classes pour gérer les adresses IP (version 4 et 6).

Cette section est vide, pas assez détaillée ou incomplète.

Paquetage java.awt

Ce paquetage regroupe les classes graphiques de base.

Les composants graphiques utilisent les composants natifs de la platforme de lancement. Ils sont nommés Heavyweight, par opposition à Lightweight qui désigne les sous-classes de la classe Component. Bien que beaucoup plus rapide, il tend à être remplacé par swing, bien plus fourni.

Paquetage javax.swing

C'est un paquetage de gestion d'interface graphique très fournie.

Les composants sont entièrement développés en Java à partir de la classe java.awt.Component. Quelle que soit la plateforme de lancement de l'application, ils ont donc le même comportement et la même apparence, qui peut d'ailleurs être configurée.

• 
  Metal
• 
  Nimbus

Collections

Principe

Les collections en Java sont des classes permettant de manipuler les structures de données usuelles : listes, piles, files (ou queues).

Une manière standard de représenter une structure de données en Java consiste à regrouper dans une interface l'ensemble des noms des opérations applicables sur celle-ci (ajout, suppression, effacement, etc.), c'est-à-dire l'ensemble des opérations mentionnées dans le type de données abstrait implémenté par cette structure (sa spécification, indépendamment du choix d'implémentation). Cette interface sera implémentée par chaque classe représentant cette sorte de structure : par exemple, l'interface List regroupe un ensemble de noms de méthodes génériques permettant la manipulation de listes, et est implémentée à la fois par les classes concrètes ArrayList (implémentation des listes par tableaux extensibles) et LinkedList (implémentation des listes par chaînage).

Les interfaces et classes citées dans les exemples ci-dessous sont livrées dans le SDK standard. Elles se trouvent dans le package java.util.

Utilisation

List<String> ma_liste = new LinkedList<String>();

Dans cet exemple, List définit l'interface des listes, c'est-à-dire les opérations ou méthodes applicables aux listes. Une liste est une collection d'éléments ordonnés, éventuellement répétés. Dans l'exemple ci-dessus, on a choisi d'utiliser l'implémentation par une liste chaînée (classe LinkedList) où chaque élément de la liste pointe l'élément suivant.

Le <String> entre chevrons représente le type générique des éléments de la liste.

Listes (List)

Cette interface est implémentée par un certain nombre de collections, et garantit que ces classes implémenteront l'ensemble des méthodes. Elle dérive de l'interface Collection. Les éléments sont indexés (i.e. numérotés de la même façon qu'un tableau est indicé).

Méthodes sur les listes

Type	Méthode	Rôle
boolean	add(int index, Object o)	Ajouter un objet à l'index indiqué.
boolean	addAll(int index, Collection c)	Ajouter tous les objets d'une autre collection à l'index indiqué.
Object	get(int index)	Retourner l'objet à l'index indiqué.
int	indexOf(Object o)	Retourner le premier index de l'objet indiqué.
int	lastIndexOf(Object o)	Retourner le dernier index de l'objet indiqué.
Object	remove(int index)	Supprimer l'objet à l'index indiqué.
Object	set(int index, Object o)	Remplacer l'objet à l'index indiqué. L'objet précédent est retourné.
int	size()	Retourner le nombre d'éléments de la liste.
List	subList(int fromIndex,int toIndex)	Retourner une sous-liste de celle-ci.

Les différentes implémentations

On peut utiliser des tableaux redimensionnables (ArrayList) ou des listes chaînées (LinkedList)

Listes chaînées (LinkedList)

Cette classe implémente l'interface List en chaînant les éléments (liste doublement chaînée).

Les méthodes ajoutées sont :

void addFirst(Object o)

Ajoute un élément en début de liste.

void addLast(Object o)

Ajoute un élément en fin de liste.

Object getFirst()

Retourne l'élément en début de liste.

Object getLast()

Retourne l'élément en fin de liste.

Object removeFirst()

Supprime et retourne l'élément en début de liste.

Object removeLast()

Supprime et retourne l'élément en fin de liste.

Tableau redimensionnable (ArrayList)

Cette classe est un tableau dont la taille croît lorsque des éléments sont ajoutés.

Tableau redimensionnable (Vector)

Cette classe est un tableau dont la taille croît lorsque des éléments sont ajoutés. Cette classe implémente les méthodes de l'interface List et les suivantes :

int indexOf(Object o,int index)

Retourne l'index de l'objet indiqué, en partant de l'index indiqué.

int lastIndexOf(Object o,int index)

Retourne l'index de l'objet indiqué, en partant de l'index indiqué et en allant vers le début (index 0).

void setSize(int newSize)

Tronquer/Agrandir le vecteur à la taille indiquée.

Cette classe a été créée avant la classe ArrayList. Elle est synchronisée : durant l'appel à une méthode de cette classe par un thread, un autre thread ne peut modifier le tableau.

Files (Queue)

Files avec priorités (PriorityQueue)

Pour utiliser une file avec priorités, les éléments doivent être des instances d'une classe qui implémente l'interface Comparator. Il faudra écrire la méthode int compare(Object, Object) qui compare les deux instances et renvoie un entier.

Si vous ne voulez, ou ne pouvez pas, modifier la classe qui décrit les éléments, vous pouvez créer, dans la classe où vous utilisez votre file avec priorité, une classe interne qui hérite de la classe des éléments et implémente l'interface Comparator. Exemple, si vous voulez créer une file avec priorité de Bidules :

import mon_package.Bidule;

public class MaClasseQuiUtiliseUneFileDeBidules
{
    /**
     * Classe permettant de créer une file avec priorité de Bidules
     *
     */
    public class ComparableBidule implements Comparator<Bidule>
    {
        public int compare(Bidule b1, Bidule b2)
        {
            // On retourne le signe de la soustraction abstraite b1 - b2
            // Si b1 <  b2  (ou b1 à classer avant b2) ---> retourner -1
            // Si b1 == b2  (ou b1 équivaut à b2)      ---> retourner  0
            // Si b1 >  b2  (ou b1 à classer après b2) ---> retourner +1
            ...
        }
    }

    public void une_methode()
    {
        PriorityQueue<ComparableBidule> f = new LinkedList<ComparableBidule>();
        Bidule b = new Bidule();
        f.add(b)
    }
}

Piles (Stack)

Une pile contient une liste d'objets. Il est possible d'ajouter un objet au sommet de la pile (empiler, ou push en anglais), et de retirer l'objet situé au sommet de la pile (dépiler, ou pop en anglais).

Exemple: En partant d'une pile vide, on effectue les opérations suivantes :

État de la pile     Opération
(vide)
                    empiler A
A
                    empiler B
A B
                    empiler C
A B C
                    dépiler -> C
A B
                    dépiler -> B
A
                    empiler D
A D

La classe Stack est une implémentation de pile qui dérive de la classe Vector et ajoute les méthodes suivantes pour gérer les objets comme une pile :

boolean empty()

Retourne vrai si la pile est vide.

Object peek()

Retourne l'objet au sommet de la pile sans l'enlever.

Object pop()

Retourne l'objet au sommet de la pile et l'enlève.

Object push(Object o)

Ajoute l'objet au sommet de la pile.

int search(Object o)

Retourne l'index de l'objet depuis le sommet de la pile (1 = sommet de la pile, -1 = non trouvé).

Ensembles (Set)

Conformément à l'idée mathématique, les ensembles représentent plusieurs éléments non triés, sans répétitions. Les ajouts d'éléments déjà présents sont donc ignorés. Un élément est déjà présent si un test equals sur un des éléments de l'ensemble renvoie vrai.

Cette interface est implémentée par un certain nombre de collections, et garantit que ces classes implémenteront l'ensemble des méthodes. Elle dérive de l'interface Collection, sans ajouter de nouvelles méthodes. Elle sert seulement à indiquer informellement que la collection implémentant cette interface ne contient aucun doublon d'objet (objets comparés par la méthode equals). Cette interface correspond donc aux ensembles mathématiques.

Les différentes implémentations

• La classe HashSet implémente l'interface Set en utilisant une table de hachage.
• TreeSet utilise un arbre de recherche. Pour pouvoir utiliser un TreeSet, il faut que les éléments soit comparables. Cette fonction est plus lente que HashSet.
• LinkedHashSet diffère de HashSet car il maintient une liste doublement liée à travers toutes ses entrées, permettant de retrouver l'ordre d'insertion (mais pas pour les réinsertions).

Ensembles triés (SortedSet)

Les ensembles triés sont identiques aux ensembles simples excepté qu'ils peuvent être triés par défaut à leur création selon un tri dit naturel ou selon un motif de tri. La méthode comparator() de cette interface permet de retourner le motif de tri utilisé ou retourne null si le tri est effectué de façon naturelle en fonction du type des données.

Range view

Permet des opérations sur les plages d'ensembles triés.

Endpoints

Renvoie le premier ou dernier élément d'un ensemble trié.

Comparator access

Renvoie le comparateur utilisé pour classer l'ensemble.

Tableaux associatifs (Map)

Cette interface est implémentée par les collections qui associent une clé à un objet. L'accès aux objets est donc effectué par une clé unique.

Il est possible d'utiliser n'importe quelle instance de classe comme clé. Cependant si cette classe ne possède pas les propriétés nécessaires, il faut utiliser exactement la même instance pour accéder à une valeur (voir Objets comparables et clés).

Les principales méthodes de cette interface sont :

void clear()

Vider la collection.

boolean containsKey(Object key)

Teste si la clé existe, c'est à dire associée à une valeur.

boolean containsValue(Object value)

Teste si la valeur existe.

Set entrySet()

Retourne l'ensemble des associations clés-valeurs.

Set keySet()

Retourne l'ensemble des clés.

Collection values()

Retourne la collection de valeurs.

Object put(Object key, Object value)

Associe la clé à la valeur spécifiée, et retourne la valeur précédemment associée.

boolean putAll(Map m)

Ajouter tous les objets d'une autre collection à celle-ci.

Object get(Object key)

Retourne la valeur associée à la clé spécifiée, ou null si non trouvé.

Object remove(Object key)

Supprime l'objet associé à la clé, et retourne cet objet.

boolean isEmpty()

Tester si la collection est vide.

int size()

Retourne le nombre de clés.

Les implémentations

La classe Hashtable implémente l'interface Map de manière synchronisée.

La classe HashMap implémente l'interface Map, et permet d'utiliser la clé null.

Les tableaux triés (SortedMap)

Exactement comme SortedSet :

Range view

Permet des opérations sur les plages de tableaux triés.

Endpoints

Renvoie le premier ou dernier élément d'un tableau trié.

Comparator access

Renvoie le comparateur utilisé pour classer le tableau.

Parcourir une collection

Les itérateurs

Les itérateurs sont des outils puissants pour parcourir le contenu d'une collection.

List<String> ma_liste = new LinkedList<String>();
ma_liste.add("Bonjour");
ma_liste.add(" le ");
ma_liste.add("monde");

Iterator<String> it = ma_liste.iterator(); // On paramètre Iterator par le type des éléments de la collection qui sera parcourue
while (it.hasNext())
{
  System.out.println(it.next()); // Affiche "Bonjour le monde"
}

Attention, l'appel de next() renvoie l'élément courant dans le parcours et passe l'itérateur à l'élément suivant.

Pour pouvoir itérer sur une collection, il faut qu'elle soit itérable, c'est à dire qu'elle hérite de Iterable. C'est le cas la plupart du temps mais il y a des exceptions (HashMap).

L'utilisation des itérateurs requiert la classe Iterator définie dans le package java.util.

Boucles « for each »

// Parcours d'une collection
Collection<ObjetX> collection = ......;

for(ObjetX objetX : collection)
{
   objetX.methodeY(p1,p2);
}

Attention aux parcours des Map

Le code suivant convient tout a fait si vous avez besoin de parcourir les clés de la Map sans vous préoccuper des valeurs

Map<Key, Value> map;
for (Key key : map.keySet())
{
    // ...
}

Le code suivant est à proscrire si vous parcourrez l'ensemble des clés et des valeurs qui leurs sont associées

for (Key key : map.keySet())
{
    // l'appel de get engendre un temps coûteux en accès à chaque itération
    Value value = map.get(key);
}

Dans le cas précédent, préférez le code suivant

for (Map.Entry<Key, Value> entry : map.entrySet())
{
    Key key = entry.getKey();
    Value value = entry.getValue();
    // ...
}

Modification durant l'itération

Si la collection est modifiée au cours d'une itération, l'itérateur se retrouve dans un état perturbé et lance une exception de classe java.util.ConcurrentModificationException lors de l'itération suivante.

Exemple :

for(Element elem : elements_by_id.values())
{
	if (elem.usecount==0)
	{
		// Retirer un élément inutilisé
		elements_by_id.remove(elem.id);
		// --> ConcurrentModificationException à l'itération suivante !
	}
}

Le cas de la suppression au cours d'une itération (comme l'exemple précédent) peut être géré par l'itérateur en appelent la méthode remove(). Cela suppose donc d'utiliser explicitement l'itérateur et de changer le type de boucle :

Iterator<Element> it_elements = elements_by_id.values().iterator();
while (it_elements.hasNext())
{
	Element elem = it_elements.next();
	if (elem.usecount==0)
	{
		// Retirer un élément inutilisé
		it_elements.remove(); // OK car géré par l'itérateur
	}
}

Interface commune

La plupart des structures évoquées ci-dessus implémentent l'interface Collection et possèdent donc un ensemble de méthodes communes. Les principales méthodes sont :

boolean add(Object o)

Ajouter un objet à la collection.

boolean remove(Object o)

Retirer un objet de la collection.

boolean contains(Object o)

Tester si la collection contient l'objet indiqué.

boolean addAll(Collection c)

Ajouter tous les objets d'une autre collection à celle-ci.

boolean removeAll(Collection c)

Retirer tous les objets d'une autre collection de celle-ci.

boolean retainAll(Collection c)

Retirer tous les objets qui ne sont pas dans la collection spécifiée de celle-ci. À la fin les deux collections contiennent les mêmes objets.

boolean containsAll(Collection c)

Tester si la collection contient tous les objets de la collection indiquée.

void clear()

Vider la collection.

boolean isEmpty()

Tester si la collection est vide.

Iterator iterator()

Retourne un itérateur permettant de faire une boucle sur tous les objets contenus dans la collection.

int size()

Retourne le nombre d'objets de la collection.

Object[] toArray()

Convertit la collection en tableau d'objets.

Object[] toArray(Object[] a)

Convertit la collection en tableau d'objets de classe spécifiée. Si le tableau fourni n'est pas assez grand, un nouveau tableau est alloué en utilisant la même classe d'élément.

Tableau récapitulatif

Interface	Implémentations
	Tableau dynamique	Chaînage	Arborescence	Table de hachage
Liste (List)	ArrayList, Vector	LinkedList
Ensemble (Set)			TreeSet	HashSet
File (Queue)
Tableau associatif (Map)			TreeMap	HashMap

Synchronisation

Si une collection est accédée par plusieurs threads, il faut utiliser la synchronisation afin que les modifications soient cohérentes, c'est à dire exécutées sans être interrompues par une modification effectuée par un autre thread.

Une collection synchronisée garantit que l'appel d'une méthode de la collection sera effectuée sans qu'aucun autre thread ne modifie cette collection entre-temps. Pour obtenir une collection synchronisée, vous devez appeler une méthode de la classe Collections, dont le nom dépend du type de collection :

type variable = Collections.synchronizedtype( new type(...) );

Exemple :

Set myset = Collections.synchronizedSet( new HashSet() );

Cependant, le thread peut être interrompu entre deux appels de méthode. Dans ce cas, vous devez synchroniser l'ensemble des instructions appelant les méthodes de la collection (mot-clé synchronized). Voir le chapitre "Threads et synchronisation".

Les collections ne sont pas thread-safe, aucune méthode n'est atomique, sauf pour les collections synchronisées. Mais seulement durant l'appel à une méthode. Les sources de ces classes sont d'ailleurs consultables si vous avez accès au JDK.

La solution précédente peut résoudre certains problèmes de synchronisation, par exemple celui ci :

Map<String,String> map=new HashMap<String,String>();
map.put("toto", "valeur exemple 1");
map.put("titi", "valeur exemple 1");

Cependant dans le code ci-dessous, une modification peut avoir lieu, par un autre thread, entre l'appel à containsKey et celui à put.

if (!map.containsKey("titi"))
    map.put("titi", "valeur exemple 3");

Il faut donc englober les deux appels dans un même bloc synchronized :

synchronized(map)
{
  if (!map.containsKey("titi"))
    map.put("titi", "valeur exemple 3");
}

La solution la plus efficace est d'utiliser les listes de la bibliothèque java.util.concurrent qui possède un putIfAbsent. En outre, les méthodes de cette bibliothèque peuvent être considérées comme toujours plus rapides en mode multi-thread que celle d'une liste synchronisée,

Tableaux génériques

Il n'est pas possible d'instancier des tableaux d'un type générique, notamment à cause du mécanisme d'effacement.

Chapitre<String> [] livre = new  Chapitre<String> [12]; // Erreur

Il existe cependant une astuce peu connu basé sur l'utilisation d'expression lambda pour palier à cette contrainte.

IntFunction <int[]> factoryTab = int[]::new ;
int[] tableau = factoryTab.apply(5) ;

Classes squelettes

Une interface possède souvent une longue série de méthodes à implémenter. Certaines sont implémentées généralement de la même manière par beaucoup de classes.

Plutôt que de répéter le code de ces méthodes dans les différentes implémentations, il est préférable de rassembler leur code dans une classe abstraite (car toutes les méthodes de l'interface ne sont pas implémentées).

Les classes de l'API Java utilisent de telles classes dont dérivent les différentes implémentations.

Ces classes sont :

• AbstractCollection pour l'interface Collection,
• AbstractList pour l'interface List,
• AbstractSequentialList pour l'interface List,
• AbstractSet pour l'interface Set,
• AbstractMap pour l'interface Map.

Elles ne sont pas instanciables directement car abstraites, mais servent de classes de base. Il est utile de connaître ces classes pour rechercher dans la documentation, ou réaliser une implémentation alternative à celle proposée par l'API.

Nombre de taille arbitraire

Java permet de manipuler des nombres de taille arbitraire pour utiliser de l'arithmétique multiprécision. Ces nombres permettent d'aller au-delà des limites des types numériques primitifs, sans perte de précision, ou avec perte contrôlée. Ils sont utilisés dans des domaines où le calcul avec tous les chiffres est nécessaire (la finance, calcul mathématique de précision, calcul de clés cryptographiques, ...).

Deux classes du paquetage java.math sont utilisées pour représenter deux types de nombres de taille arbitraire :

• La classe BigInteger représente un nombre entier de taille arbitraire,
• La classe BigDecimal représente un nombre réel de taille arbitraire.

La précision est arbitraire mais reste soumise aux contraintes du système :

• La quantité de mémoire limite le nombre de chiffres stockable. Même si cette limite peut sembler haute, il ne faut pas oublier de multiplier par le nombre d'instances utilisées à un instant donné pour se rendre compte de la quantité de mémoire utilisée.
• La vitesse du processeur limite la quantité de calcul sur les nombres de très grande précision. Les algorithmes de calcul comme l'addition ou la soustraction s'effectuent de manière linaire par rapport à la précision employée ; mais d'autres calculs comme la multiplication, la division, le calcul de racine, ... ont besoin de confronter chaque chiffre à chacun des autres, et le temps de calcul est alors quadratique ou exponentiel par rapport à la précision employée.

Nombre entier

La classe BigInteger représente un nombre entier de taille arbitraire. Un tel entier peut être créé à partir d'une chaîne de caractères, comme dans l'exemple suivant :

// À partir de la représentation en décimal :
BigInteger nombre_d_atomes = new BigInteger("7312154503213716790123144675124456301892787921502480260380150468277");
// À partir de la représentation en hexadécimal :
BigInteger cle = new BigInteger("A87B31697C6A9d9363B275E610F245C246A932B14569D273AE54CEC171CAFEFADE", 16);

Il peut aussi être créé à partir d'un tableau d'octets d'une représentation en complément à deux, dans l'ordre big-endian : l'octet le plus significatif est le premier.

// À partir d'un tableau d'octets de la représentation
// en complément à deux du nombre -17179869184 :
BigInteger nombre = new BigInteger(new byte[]{ 0xFC, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 });

Il peut aussi être créé à partir d'un nombre de type long en utilisant la méthode statique valueOf. Comme les instances sont immuables, la méthode statique permet de retourner la même instance pour les valeurs fréquemment utilisées.

// À partir d'un nombre de type long :
BigInteger total_heures = BigInteger.valueOf(24L);

La classe définit aussi quelques instances comme membres statiques pour les valeurs classiques :

• BigInteger.ZERO pour le nombre zéro,
• BigInteger.ONE pour le nombre un,
• BigInteger.TEN pour le nombre dix.

Opérations arithmétiques

Les opérateurs en Java ne s'appliquent qu'aux types primitifs, excepté le plus + permettant de concaténer des chaînes de caractères. Pour effectuer des opérations sur des instances de BigInteger, il faut appeler les méthodes résumées dans le tableau ci-dessous. Une instance de BigInteger étant immuable, les méthodes ne modifie pas l'objet lui-même mais retournent une nouvelle instance pour le résultat. Si ce n'était pas le cas, il serait possible de modifier la valeur de BigInteger.ONE par exemple, ce qui fausserait les calculs utilisant la constante.

Méthodes pour les opérateurs arithmétiques

Opérateur équivalent	BigInteger a.	Description
-	negate()	Retourne le résultat de l'inversion de signe -a
+	add(BigInteger b)	Retourne le résultat de l'addition a+b
-	subtract(BigInteger b)	Retourne le résultat de la soustraction a-b
*	multiply(BigInteger b)	Retourne le résultat de la multiplication a*b
/	divide(BigInteger b)	Retourne le résultat de la division a/b
%	remainder(BigInteger b)	Retourne le reste de la division a%b
	mod(BigInteger b)	Retourne le modulo de a et b. Par rapport au reste de la division, le modulo n'est jamais négatif.
/ %	divideAndRemainder(BigInteger b)	Retourne un tableau de deux BigInteger : le quotient et le reste de la division {a/b}, a%b}

Comme les expressions complexes sur ces nombres entraînent la création de multiples instances, il n'est pas utile de garder les résultats intermédiaires, sauf de manière temporaire pour déboguer l'expression. Il est donc courant d'enchaîner les méthodes :

BigInteger
    a = new BigInteger("1500000000"),
    b = new BigInteger("578000057"),
    c = new BigInteger("1234567");

//  d  =  ( a+b ) * c / 10
BigInteger d = a.add(b).multiply(c).divide(BigInteger.TEN);

Autres opérations arithmétiques sur ces nombres :

Autres opérations arithmétiques

BigInteger a.	Description
abs()	Retourne la valeur absolue Math.abs(a)
signum()	Retourne le signe sous la forme d'un entier Math.signum(a) (-1 négatif, 0 zéro, +1 positif)
gcd(BigInteger b)	Retourne le plus grand diviseur commun entre les valeurs absolues des deux nombres.
max(BigInteger b)	Retourne le plus grand des deux nombres.
min(BigInteger b)	Retourne le plus petit des deux nombres.
pow(int n)	Retourne le calcul de la puissance n du nombre $a^{n}$.

Opérations sur les bits

Les bits des entiers de taille arbitraire peuvent aussi être manipulés.

Méthodes pour les opérateurs sur les bits

Opérateur équivalent	BigInteger a.	Description
~	not()	Retourne le résultat de l'inversion de bits ~a
&	and(BigInteger b)	Retourne le résultat du et bit à bit a & b
& ~	andNot(BigInteger b)	Retourne le résultat du et bit à bit avec inversion a & ~b. Cette méthode est un raccourci pour la combinaison des opérateurs & et ~ pour le masquage de bits.
|	or(BigInteger b)	Retourne le résultat du ou bit à bit a | b
^	xor(BigInteger b)	Retourne le résultat du ou exclusif bit à bit a ^ b
<<	shiftLeft(int n)	Retourne le résultat du décalage de n bits vers la gauche a << n
>>	shiftRight(int n)	Retourne le résultat du décalage de n bits vers la droite a >> n

Autres opérations sur les bits de ces nombres :

Autres opérations sur les bits

BigInteger a.	Description
bitLength()	Retourne le nombre minimal de bits pour la représentation en complément à deux, sans le bit de signe.
bitCount()	Retourne le nombre de bits différents du bit de signe, c'est-à-dire le nombre de 1 pour un nombre positif, le nombre de 0 pour un nombre négatif.
clearBit(int n)	Retourne le nombre avec le bit n mis à zéro.
setBit(int n)	Retourne le nombre avec le bit n mis à un.
flipBit(int n)	Retourne le nombre avec le bit n inversé.
testBit(int n)	Retourne un booléen indiquant si le bit n est à un.
getLowestSetBit()	Retourne le numéro du bit à 1 de plus faible poids, ou -1 si aucun (pour le nombre zéro).

Opérations arithmétiques modulaires

La classe BigInteger a également des méthodes pour l'arithmétique modulaire. Le modulo m détermine l'intervalle des entiers utilisés : de 0 (inclus) à m (exclus).

Opérations arithmétiques modulaires

BigInteger a.	Description
mod(BigInteger m)	Réduit le nombre par reste de la division par m et retourne un nombre entier positif ou nul inférieur à m.
modPow(BigInteger exponent, BigInteger m)	Retourne le calcul de $a^{exponent}{\pmod {m}}$
modInverse(BigInteger m)	Retourne l'inverse du nombre modulo m $a^{-1}{\pmod {m}}$. Multiplier le résultat par le nombre a donne 1 modulo m. Une exception de type java.lang.ArithmeticException peut être lancée si $m\leq 0$ ou si le nombre n'est pas premier relativement à m.

Générer un nombre probablement premier

Les algorithmes de cryptographie utilisent souvent des problèmes mathématiques difficiles à résoudre en un temps raisonnable, dont celui de la décompositi