Lập trình Java - Chương 1: Tổng quan về Java

ng lập trình Java
1.5- Chương trình Java ñầu tiên
1.7- Tóm tắt
1.8- Trắc nghiệm và bài tập
23
1.1- Lịch sử của Java
• Năm 1990, James Gosling, Bill Joy, Patrick Naughton(Sun
Microsystem) phát triển ngôn ngữ Oak nhằm mục ñích cài
chương trình vào các bộ xử lý của các thiết bị như VCR, lò
nướng, PDA (personal data assistant), Oak ñòi hỏi:
- Độc lập cấu trúc nền (phần cứng, OS) do thiết bị có thể do 
nhiều nhà sản xuất khác nhau (Platform independent)
- Phải tin cậy tuyết ñối (extremely reliable)
- Nhỏ gọn, chắc chắn (compact)
• 1993, TV tương tác và PDA thất bại, Internet và Web bùng
nổ, Sun chuyển Oak thành một môi trường lập trình
Internet với tên dự án là Java.
• 1994, HotJava Browser của Sun xuất hiện (viết bằng Java 
chỉ sau vài tháng)
minh họa thế mạnh của các applet 
cũng như khả năng phát triển nhanh một ứng dụng của
Java.
4
Lịch sử Java (tt)
• Cùng với sự bùng nổ của Internet, Java trở thành phần
mềm ưu thế trong việc phát triển ứng dụng chạy trên
internet.
• Tuy nhiên, những bản Java ñầu chưa ñủ mạnh theo
yêu cầu của người sử dụng. Thí dụ: Đồ họa trong bản
Java 1.0 thô và vụng về hơn so với ñồ họa khi ñược xử
lý bằng C hoặc ngôn ngữ khác.
• Tuy lúc ñầu Java chưa thành công trong việc xây dựng
các ứng dụng mức người dùng, Java vẫn là ngôn ngữ
rất thông dụng mức doanh nghiệp, các ứng dụng mức
trung gian như: Lưu trữ trực tuyến, xử lý giao tác, 
giao tiếp với database,… và càng thông dụng trên
những cấu trúc nền nhỏ (small platform) như ñiện
thoại di ñộng, PDA.
35
Java là gì?
• Là một ngôn ngữ OOP ñầy ñủ, không thể viết 1 ứng
dụng hướng thủ tục trong Java.
• Có thể giải các họ bài toán như những ngôn ngữ lập
trình khác.
• Cho phép tạo Application hoặc Applet.
• Applet là những chương trình nhỏ chạy trong tài liệu
HTML với ñiều kiện trình duyệt có hỗ trợ Java (như IE, 
Netscape Navigator, HotJava,…)
• Sử dụng 2 cơ chế: Interpreter | Compiler
• Write code one, run it anywhere, anytime, forever
6
1.2- Đặc ñiểm của Java
• Đơn giản( simple). Tương tự như C++ nhưng bỏ bớt các
ñặc tính phức tạp của C++ như: quản lý bộ nhớ, pointer, 
overload toán tử, không dùng include, bỏ struct, union
• Hướng ñối tượng (OO). Mọi thứ trong Java là ñối
tượng
• Phân tán (Distributed). Nhắm ñến phân bố ứng dụng
trên mạng, ứng dụng ñộc lập platform.
• Mạnh (Robust). Định kiểu mạnh, tường minh, kiểm tra
lúc biên dịch và kiểm tra khi thông dịch trước khi thực thi 

Giới hạn ñược lỗi; kiểm tra truy xuất phần tử của mảng, chuỗi
lúc thực thi, kiểm tra ép kiểu run-time. Có trình gom rác –
garbage collection- programmer không cần phải lo toan ñến
việc hủy ñối tượng.
47
Đặc ñiểm của Java (tt)
• Bảo mật (Secure): Kiểm tra an toàn code trước
khi thực thi, có nhiều mức kiểm tra bảo mật 

Môi trường thực thi an toàn
Mức 1: Mức ngôn ngữ: Nhờ tính bao gói dữ liệu
của OOP, không cho phép truy cập trực tiếp bộ
nhớ mà phải thông qua method.
Mức 2: Mức Compiler, kiểm tra an toàn cho code 
trước khi biên dịch.
Mức 3: Mức Interpreter, trước khi bytecode ñược
thực thi, ñược kiểm tra an toàn.
Mức 4: Mức Class, các class trước khi nạp ñược
kiểm tra an toàn.
8
Đặc ñiểm của Java (tt)
• Tính tương thích
khả chuyển
(Portability)
Chương trình
Java
Compiler
Chương trình Bytecode ñộc
lập platform
Java Runtime Interpreter/ JVM thực thi
Javabytecode
IBM Macintosh SparcIntel
59
Đặc ñiểm của Java (tt)
• Thực thi dạng thông dịch: (Interpretive execution) 
Chỉ thị chỉ ñược dịch sang lệnh máy lúc thực thi
Chương trình ñộc lập platform 
 Write Once Run Anywhere 
(WORA)
(1) Các file tài nguyên 
 trình biên dịch javac 
 class file ñộc
lập thiết bị
(2) Class file 
 trình thông dịch java 
 mã máy thực thi, không
cần liên kết (link)
 Lợi ích
(1) Java class file có thể ñược dùng ở bất kỳ flatform nào.
(2) Tính module hóa cao, dùng bộ nhớ tốt hơn với class file hơn
là file thực thi vì class file 
10
Đặc ñiểm của Java (tt)
• Hiệu suất cao (high performance): 
bytecode 
 native machine code dễ dàng nhờ Just-in-time 
compiler.
• Đa luồng (multithreading)
Cho phép lập trình ña luồng (nhiều chương trình ñồng
hành nhờ lớp Thread : khởi tạo, ngưng 1 luồng, kiểm tra
trạng thái của luồng)
thread: một luồng thực thi của CPU 
 là 1 chương trình
• Linh ñộng (dynamic): Cho phép tương thích với sự
thay ñổi của môi trường, Trong CT java có các thông tin 
run-time 
 Kiểm tra truy xuất lớp an toán, 
 an toàn ñể
liên kết caùc lớpvào CT 
 dynamic
611
1.3- JVM- Java Virtual Machine
• 5 thành phần của môi trường Java
(1) Java language
(2) Bytecode definitions
(3) Java/ Sun Class libraries
(4) The Java Virtual Machine
(5) The structure of .class file
• JVM là trung tâm của Java
• Các thành phần dẫn ñến sự thành công của Java: 
Bytecode definitions, the structure of .class file, 
JVM.
12
1.3.1- JVM là gì?
• Là một phần mềm giả lập một máy tính
trong ñó : có tập lệnh ñịnh nghĩa các tác vụ
Java Bytecode
JVM
OS
Hardware platform
Chương trình Java
javac : compiler
Dùng cơ chế Just-In-Time 
thông dịch bytecode thành
lệnh máy cụ thể
713
JVM là gì? (tt)
• JVM tạo ra 1 hệ thực thi phụ thuộc platform bao gồm
các tác vụ:
(1) Nạp .class file
(2) Quản lý bộ nhớ
(3) Thực thi gom rác
• Vì sự không tương thích phần cứng, JVM dùng cơ chế
máy-stack chứa các thông tin sau:
(1) Các frame (khung thông tin) biểu diễn trạng thái các method.
(2) Các toán hạng bytecode
(3) Các tham số ñược truyền cho các method
(4) Các biến cục bộ
• Dùng thanh ghi lệnh ghi nhớ ñịa chỉ lệnh ñang thực thi.
14
1.3.2- JRE-Môi trường run-time của Java
• JRE: Java Run-time Environmet
• Hai giai ñoạn của 1 Java application: Compile-time, Run-time
• Compile-time phase: Viết và biên dịch chương trình
Begin
Java source code
Biên dịch bằng javac
.class file
End
815
JRE- Run-time phase
Begin
Nạp .class file
Kiểm tra bytecode
Interpreter
Run-time code
JIT code 
Generator
Hardware
Net 
work
.class 
file
Nhờ class 
Loader, kiểm tra
an toàn
Nhờ chức năng
bytecode verifier, 
kiểm tra code 
format và quyền
truy xuất
End
16
1.3.3- Trình gom rác- Garbage Collection
• Heap: Vùng nhớ chia sẽ thông tin giữa các qúa trình. Với C, 
C++, Pascal, programmer phải tự quản lý vùng nhớ cấp phát
ñộng này bằng các hàm cơ bản.
• Cơ chế quản lý heap
Heap ñược quản lý bằng 2 danh sách: 
Free block list và Allocated Block List.
- Cách cấp phát: “first-fit block”
- Khi khối bộ nhớ ñược yêu cầu lớn hơn khả năng của các
khối tự do: Compaction - dồn vùng nhớ ñể tạo ra vùng lớn
hơn.
• Heap trong Java : 2 heap
heap cấp phát tĩnh và heap cấp phát ñộng.
917
Trình gom rác (tt)
Static Heap
-Class definitions
-Các hằng
-CMT1
(class1,method1,Add1) 
-CMT2
(class2,method2,Add2)
…..
Dynamic heap Section 1
Biến ñối tượng O2
Biến ñối tượng O1
Dynamic heap Section 2
( Các entry: 2 pointers)
(O1, CMT1)
(O2, CMT2)
Static heap: không gom rác
CMT: class method table
Dynamic heap: có gom rác
Section 2: Theo dõi hoạt ñộng của các ñối tượng
18
Cơ chế gom rác
Cơ chế cấp bộ nhớ
1/ Nhận yêu cầu cấp bộ nhớ
2/ if (Free-Block list ñủ) cấp bộ nhớ cho yêu cầu (First-fit) 
3/ else if (máy rảnh) thực thi gom rác
4/ else ứng dụng phải gọi tường minh tác vụ gom rác: System.gc();
Trình gom rác ñược ấn ñịnh ñộ ưu tiên rất thấp
 Gọi tường minh
có ý nghĩa chấp nhận ứng dụng này tạm dừng ñể chờ gom rác.
Cơ chế gom rác ( chỉ gom rác ở Dynamic heap)
1/ Xem ñối tượng nào không có entry trong section2
 Không còn
dùng ñối tượng này nữa.
2/ Garbage Collector sẽ gọi method finalize() ñể thu tài nguyên của
ñối tượng (file, stream kết hợp, bộ nhớ)
10
19
1.4- Môi trường lập trình Java
• JDK- Java Development Kit- Bộ công cụ
phát triển ứng dụng Java bao gồm 4 thành
phần:
(1) Classes
(2) Compiler
(3) Debugger
(4) Java Runtime Environment 
Hiện nay ñã có bản Java 1.6
20
Các công cụ chính của môi trường Java
Trong thư mục BIN của JDK (sau khi cài ñặt) 
có:
• javac : Java Compiler: 
Dịch source code 
 Independent Bytecode
• java : Thực thi class file trong JVM
• appletviewer : cho phép chạy applet mà
không cần Browser.
11
21
1.5- Chương trình java ñầu tiên
• Yêu cầu: Viết chương trình xuất chuỗi “Hello world 
from java!” ra màn hình.
• Phân tích:
- Cần tác vụ xuất  Sử dụng lớp System trong gói
java.lang
- Cần tạo 1 lớp có chức năng xuất chuỗi này (lớp
HelloWorld) . Vì chức năng của chương trình ñơn giản
-> lớp này chỉ có 1 hành vi main(…), nội dung hành vi 
là xuất chuỗi ñược yêu cầu.
• Cách làm 1: Viết code bằng 1 editor, về dấu nhắc
Command Prompt biên dịch, chạy chương trình.
• Cách làm 2: Nhờ 1 IDE như Jcreator, Netbeans, 
Eclipse, … cho phép vừa viết code vừa thực thi.
22
Dùng NotePad, biên dịch dòng lệnh
Lưu trữ với tên HelloWorld.java- tên lớp là tên file 
C:\PROGRA~1\JavaSoft\JRE\1.2\bin>javac e:\BaiGiang2004\java\HelloWorld.java
e:\BaiGiang2004\java\HelloWorld.java:1: ';' expected.
import java.io.*
^
1 error
Lỗi thiếu dấu chấm phẩy, code trên ñã sửa
E:\BaiGiang2004\Java>javac HelloWorld.java
E:\BaiGiang2004\Java>java HelloWorld
Hello World From Java !
E:\BaiGiang2004\Java>
Hoặc biên dịch với thư mục hiện hành là
thư mục chứa source code .
Biên dịch thành công và chạy ứng dụng
Chú ý: Tên file .java có tính chất case-sensitive
12
23
Kết qủa biên dịch
24
Dùng JCreatorPro
13
25
1.6- Tóm tắt
• Java là ngôn ngữ OOP chủ yếu ñược dùng ñể phát triển các
ứng dụng Internet với các ñặc ñiểm: Simple, OO, 
Distributed, Robust, Secure, System Structure neutrality, 
Portability, Interpretive execution, High Performance, 
Multithreading, Dynamic.
• JVM là trái tim của Java.
• JDK là bộ công cụ hỗ trợ lập trình.
• JDK cung cấp một số công cụ ñược ñể trong thư mục BIN 
khi cài ñặt JDK gồm 3 chức năng chính: javac: trình biên
dịch, java: JVM, appletviewer.
• Tài liệu API của Java rất cần cho người lập trình java vì
chứa các tài liệu hướng dẫn về các lớp (class), các gói phần
mềm (package), các giao tiếp (interface)