Manuale di Java: introduzione al linguaggio di programmazione per universitari

Docente: Carlo Leonardi

Perché studiare Java?

Studiare Java può essere estremamente vantaggioso per una serie di motivi, sia personali che professionali. Ecco alcuni dei motivi principali per cui dovresti considerare di imparare questo linguaggio di programmazione:

1. Versatilità e Diffusione:
   • Applicazioni aziendali: Java è ampiamente utilizzato nello sviluppo di applicazioni aziendali, in particolare in ambienti bancari e finanziari.
   • Applicazioni Android: Java è il linguaggio principale per lo sviluppo di applicazioni Android.
   • Backend development: Molti sistemi backend, inclusi quelli su larga scala, utilizzano Java per la sua stabilità e scalabilità.
2. Robustezza e Affidabilità:
   • Gestione della memoria: Java ha una gestione automatica della memoria (garbage collection) che riduce i rischi di memory leaks.
   • Sicurezza: Java ha molte funzionalità di sicurezza integrate, rendendolo una scelta sicura per le applicazioni che richiedono protezione dei dati.
3. Elevata Domanda sul Mercato del Lavoro:
   • Opportunità di carriera: La domanda di sviluppatori Java è alta, e molte grandi aziende cercano esperti in questo linguaggio.
   • Stabilità lavorativa: Conoscere Java può offrire stabilità e una buona remunerazione, dato che molte organizzazioni lo utilizzano per applicazioni critiche.
4. Ecosistema Ricco:
   • Librerie e Framework: Java ha una vasta gamma di librerie e framework (come Spring, Hibernate, e Apache Struts) che facilitano lo sviluppo di applicazioni complesse.
   • Tool di sviluppo: Gli strumenti di sviluppo per Java, come Intellij IDEA, Eclipse e NetBeans, sono potenti e offrono molte funzionalità per migliorare la produttività del programmatore.
5. Community Attiva e Supporto:
   • Comunità globale: La comunità di sviluppatori Java è vasta e attiva, il che significa che puoi facilmente trovare aiuto, risorse e collaborazioni.
   • Documentazione e risorse di apprendimento: Java è ben documentato e ci sono innumerevoli risorse di apprendimento disponibili, dai libri ai corsi online.
6. Portabilità e Compatibilità:
   • Piattaforma indipendente: Grazie al motto "Write Once, Run Anywhere" (scrivi una volta, esegui ovunque), il codice Java può essere eseguito su qualsiasi dispositivo che supporta la Java Virtual Machine (JVM).
7. Base Solida per Altri Linguaggi:
   • Comprendere i concetti di programmazione orientata agli oggetti (OOP): Java è un ottimo linguaggio per imparare i principi della programmazione orientata agli oggetti, che sono fondamentali anche in altri linguaggi come C#, Python, e C++.

Studiare Java ti fornisce quindi una solida base di competenze che sono altamente richieste e che possono aprire molte opportunità nel mondo della tecnologia e dello sviluppo software.

Important Java è un ottimo linguaggio per imparare a studiare la programmazione in generale.

Write Once, Run Anywhere

Scrivi una volta, esegui ovunque.

Verbosità

La verbosità di un linguaggio di programmazione si riferisce alla quantità di codice necessario per esprimere un'idea, un'operazione o una funzionalità. In altre parole, è una misura di quanto dettagliatamente il programmatore deve specificare le istruzioni per ottenere un determinato risultato. Un linguaggio è considerato verboso quando richiede molte righe di codice e dettagli espliciti per compiere operazioni relativamente semplici. Al contrario, un linguaggio meno verboso consente di esprimere le stesse operazioni con meno codice, spesso utilizzando sintassi più concisa e costrutti di alto livello.

Esempio di verbosità

• Java (Verboso): public class HelloWorld { public static void main(String[ ] args) { System. out.println( "Hello, World!") ; } }
• Python (Meno verboso): print ( "Hello, World!")

In questo esempio, per stampare "Hello, World!" a schermo, Java richiede più righe di codice rispetto a Python, che è molto più conciso.La verbosità non è necessariamente un difetto; in alcuni casi, la verbosità può migliorare la leggibilità e la manutenibilità del codice, specialmente in progetti complessi dove la chiarezza del flusso di esecuzione è cruciale. Tuttavia, in altri contesti, una sintassi più concisa può rendere il codice più facile e veloce da scrivere e leggere.

Ecco una classifica generale dei linguaggi di programmazione basata sulla loro verbosità, con quelli più verbosi elencati per primi:

1. Assembly Language: È il linguaggio di programmazione più vicino all'architettura del computer e richiede spesso un gran numero di istruzioni per compiere anche semplici operazioni, rendendolo estremamente verboso.
2. C/C++: Questi linguaggi sono noti per essere più verbosi rispetto ad alcuni altri linguaggi ad alto livello. Possono richiedere una quantità significativa di codice per compiti comuni, soprattutto a causa della gestione manuale della memoria e delle dichiarazioni esplicite.
3. Java: Java è considerato più verboso rispetto a linguaggi come Python o JavaScript, principalmente a causa della sua sintassi più rigorosa e delle dichiarazioni di tipo esplicite. Tuttavia, fornisce una maggiore sicurezza e robustezza attraverso il controllo dei tipi.
4. C#: Simile a Java, C# richiede una certa quantità di codice per compiti comuni, ma offre un'ampia libreria standard e una forte integrazione con l'ecosistema di sviluppo di Microsoft.
5. Objective-C: Questo linguaggio è noto per la sua verbosità, specialmente quando confrontato con Swift, il suo successore. Objective-C richiede spesso la scrittura di una grande quantità di codice per compiti comuni, ma è ancora ampiamente utilizzato nell'ecosistema iOS/macOS.
6. Swift: Successore di Objective-C per lo sviluppo di applicazioni iOS/macOS, Swift è generalmente considerato meno verboso e più espressivo rispetto al suo predecessore.
7. Ruby: Ruby è noto per la sua filosofia di "convenzione sopra configurazione" che mira a ridurre la verbosità del codice. Tuttavia, può essere più verboso rispetto ad alcuni linguaggi più moderni come Python o JavaScript.
8. Python: Python è noto per la sua sintassi pulita e concisa, che spesso richiede meno codice per compiti comuni rispetto ad altri linguaggi. Questo lo rende generalmente meno verboso.
9. JavaScript: JavaScript, specialmente con l'uso di moderni framework come React o Angular, può essere molto espressivo e richiedere meno codice per ottenere gli stessi risultati di altri linguaggi.
10. Scala/Kotlin: Questi linguaggi, che girano sulla JVM, sono noti per offrire una sintassi più concisa rispetto a Java, riducendo la verbosità del codice.

Ricorda che questa classifica è soggettiva e dipende dall'esperienza e dalle preferenze personali dei programmatori. Alcuni potrebbero preferire linguaggi più verbosi per la loro chiarezza e leggibilità, mentre altri potrebbero preferire linguaggi meno verbosi per la loro efficienza e concisione.

? Tip Quanto è più verboso un linguaggio, maggiore sarà il tempo per poterlo scrivere, per poterlo debuggare.

Compilatore ed Interprete

La differenza principale tra un linguaggio compilato e un linguaggio interpretato risiede nel modo in cui il codice sorgente viene tradotto ed eseguito. Ecco una spiegazione dettagliata di ciascuno:

Linguaggio Compilato

• Compilazione: Un linguaggio compilato viene trasformato da un compilatore in un file eseguibile (codice macchina) prima di essere eseguito. Questo processo di traduzione avviene una sola volta.
• Esecuzione: Il programma eseguibile prodotto dal compilatore viene eseguito direttamente dal sistema operativo.
• Esempi: C, C++, Rust, Go.
• Vantaggi:
  • Performance: I programmi compilati generalmente hanno una performance migliore rispetto ai programmi interpretati perché il codice macchina è eseguito direttamente dalla CPU.
  • Ottimizzazione: I compilatori possono ottimizzare il codice per migliorare le prestazioni e l'efficienza.
• Svantaggi:
  • Portabilità: Il codice compilato è spesso specifico per una piattaforma o un'architettura, rendendo più difficile eseguire lo stesso programma su sistemi diversi senza ricompilazione.
  • Tempo di sviluppo: Il ciclo di sviluppo può essere più lento perché ogni modifica al codice sorgente richiede una nuova compilazione.

Linguaggio Interpretato

• Interpretazione: Un linguaggio interpretato viene eseguito da un interprete che legge e traduce il codice sorgente riga per riga in tempo reale.
• Esecuzione: L'interprete traduce e esegue il codice sorgente direttamente, senza produrre un file eseguibile intermedio.
• Esempi: Python, Ruby, JavaScript, PHP.
• Vantaggi:
  • Portabilità: Il codice sorgente è spesso portabile tra diverse piattaforme senza modifiche, purché un interprete appropriato sia disponibile su ciascuna piattaforma.
  • Rapidità nello sviluppo: Il ciclo di sviluppo è più rapido perché non è necessario compilare il codice ogni volta che si effettua una modifica. Questo facilita il debugging e la sperimentazione.
• Svantaggi:
  • Performance: I programmi interpretati tendono a essere più lenti rispetto a quelli compilati perché l'interprete traduce il codice in tempo reale.
  • Ottimizzazione limitata: Gli interpreti non ottimizzano il codice nello stesso modo in cui fanno i compilatori.

Linguaggi con Compilazione Intermedia

Alcuni linguaggi utilizzano un approccio ibrido che combina compilazione e interpretazione:

• Java: Il codice Java viene compilato in bytecode, un formato intermedio, che viene poi eseguito dalla Java Virtual Machine (JVM). La JVM può interpretare il bytecode o utilizzare tecniche come Just-In-Time (IT) compilation per migliorare le prestazioni.
• C#: Simile a Java, il codice C# viene compilato in un formato intermedio (Common Intermediate Language, CIL) ed eseguito dal runtime .NET.

La scelta tra un linguaggio compilato e uno interpretato dipende dai requisiti specifici del progetto, tra cui le esigenze di performance, portabilità, velocità di sviluppo e ambiente di esecuzione. Ciascuna tipologia ha i propri punti di forza e debolezza, che devono essere valutati in base al contesto del progetto.

? Tip Java si può considerare un linguaggio compilato, mentre bytecode può essere considerato un programma interpretato.

Passaggi della Compilazione di Java in Bytecode

1. Scrittura del Codice Sorgente:
   • Gli sviluppatori scrivono il codice Java utilizzando file con estensione . java .
   • Esempio di un semplice programma Java: public class HelloWorld { public static void main(String[ ] args) { System. out.println( "Hello, World!") ; } }
2. Compilazione del Codice Sorgente:
   • Il codice sorgente Java viene compilato utilizzando il compilatore Java ( javac ).
   • Esecuzione del comando di compilazione: javac HelloWorld. java
   • Il compilatore javac analizza il codice sorgente e lo traduce in bytecode, che è un formato intermedio indipendente dalla piattaforma.
3. Generazione del Bytecode:
   • Il risultato della compilazione è un file .class contenente il bytecode.
   • Per l'esempio sopra, il compilatore genera un file chiamato HelloWorld.class .