Introducción Java

Lenguaje Java
Sesión 1: Introducción al Lenguaje Java

Índice
Java Lenguaje Java 2
• Introducción a Java
• Conceptos de POO
• Elementos de un programa Java
• Herencia, interfaces, polimorfismo
• Hilos
• Clases útiles

Java
• Java es un lenguaje OO creado por Sun
Microsystems para poder funcionar en distintos
tipos de procesadores y máquinas.
• Similar a C o C++, pero con algunas
características propias (gestión de hilos,
ejecución remota, etc)
• Independiente de la plataforma, gracias a la JVM
(Java Virtual Machine), que interpreta los ficheros
objeto
• Se dispone de antemano de la API (Application
Programming Interface) de clases de Java.

Clases
• Clases: con la palabra class y el nombre de la clase
•
•
•
Como nombre utilizaremos un sustantivo
Puede estar formado por varias palabras
Cada palabra comenzará con mayúscula, el resto se
dejará en minúscula
•
• Por ejemplo: DataInputStream
Si la clase contiene un conjunto de métodos estáticos o
constantes relacionadas pondremos el nombre en plural
• Por ejemplo: Resources
class MiClase
{
...
}

•
•
Campos y variables: simples o complejos
Utilizaremos sustantivos como nombres
•
•
•
Puede estar formado por varias palabras, con la primera en minúsculas y
el resto comenzando por mayúsculas y el resto en minúsculas
• Por ejemplo: numVidas
En caso de tratarse de una colección de elementos, utilizaremos plural
• Por ejemplo: clientes
Para variables temporales podemos utilizar nombres cortos, como las
iniciales de la clase a la que pertenezca, o un carácter correspondiente al
tipo de dato
Campos y variables
Properties propiedades;
File ficheroEntrada;
int numVidas;
int i;
Vector v;
DataInputStream dis;

Constantes
• Constantes: Se declarán como final y static
• El nombre puede contener varias palabras
• Las palabras se separan con ‘_’
• Todo el nombre estará en mayúsculas
• Por ejemplo: MAX_MENSAJES
final static String TITULO_MENU = “Menu”;
final static int ANCHO_VENTANA = 640;
final static double PI = 3.1416;

Métodos
• Métodos: con el tipo devuelto, nombre y parámetros
•
•
Los nombres de los métodos serán verbo
Puede estar formados por varias palabras, con la primera
en minúsculas y el resto comenzando por mayúsculas y
el resto en minúsculas
• Por ejemplo: imprimirDatos
void imprimir(String mensaje)
{
...// Codigo del método
}
Vector insertarVector(Object elemento, int posicion)
{
...// Codigo del método
}

Constructores
• Constructores: se llaman igual que la clase, y se
ejecutan con el operador new para reservar memoria
•
•
No hace falta destructor, de eso se encarga el garbage
collector
Constructor superclase: super(…)
MiClase()
{
...// Codigo del constructor
}
MiClase(int valorA, Vector valorV)
{
...// Codigo del otro constructor
}

Paquetes
•
•
Paquetes: organizan las clases en una jerarquía de
paquetes y subpaquetes
Para indicar que una clase pertenece a un paquete o
subpaquete se utiliza la palabra package al principio de la
clase
• Para utilizar clases de un paquete en otro, se colocan al
principio sentencias import con los paquetes necesarios:
package paquete1.subpaquete1;
class MiClase {
package otropaquete;
import paquete1.subpaquete1.MiClase;
import java.util.*;
class MiOtraClase {

Paquetes
• Si no utilizamos sentencias import, deberemos
escribir el nombre completo de cada clase del
paquete no importado (incluyendo subpaquetes)
• Los paquetes se estructuran en directorios en el
disco duro, siguiendo la misma jerarquía de
paquetes y subpaquetes
class MiOtraClase {
paquete1.subpaquete1.MiClase a = ...; // Sin import
MiClase a = ...; // Con import
./paquete1/subpaquete1/MiClase.java

Paquetes
• Siempre se deben incluir las clases creadas en
un paquete
• Si no se especifica un nombre de paquete la clase
pertenecerá a un paquete “sin nombre”
• No podemos importar clases de paquetes “sin
nombre”, las clases creadas de esta forma no serán
accesibles desde otros paquetes
• Sólo utilizaremos paquetes “sin nombre” para hacer
una prueba rápida, nunca en otro caso

Convenciones de paquetes
• El nombre de un paquete deberá constar de una serie
de palabras simples siempre en minúsculas
• Se recomienda usar el nombre de nuestra DNS al revés
especialistajee.org  org.especialistajee.prueba
•
•
•
• Colocar las clases interdependientes, o que suelan
usarse juntas, en un mismo paquete
Separar clases volátiles y estables en paquetes
diferentes
Hacer que un paquete sólo dependa de paquetes más
estables que él
Si creamos una nueva versión de un paquete, daremos
el mismo nombre a la nueva versión sólo si es
compatible con la anterior

Tipo enumerado
enum EstadoCivil {soltero, casado, divorciado};
EstadoCivil ec = EstadoCivil.casado;
ec = EstadoCivil.soltero;
switch(ec) {
case soltero:
System.out.println("Es soltero"); break;
case casado:
System.out.println("Es casado"); break;
case divorciado:
System.out.println("Es divorciado"); break;
}

Otras características
• Imports estáticos
import static java.lang.Math;
…
double raiz = sqrt(1252.2);
• Argumentos variables
public void miFunc(String param, int... args) {
for(int i: args) { … }
}
• Anotaciones (metainformación)
• P.ej., @deprecated

Convenciones generales
•
•
•
•
•
Indentar el código uniformemente
Limitar la anchura de las líneas de código (para impresión)
Utilizar líneas en blanco para separar bloques de código
Utilizar espacios para separar ciertos elementos en una
línea
Documentación:
• Utilizar /*... */ para esconder código sin borrarlo
• Utilizar // ... para detalles de la implementación
• Utilizar javadoc para describir la interfaz de
programación

Modificadores de acceso
• Las clases y sus elementos admiten unos
modificadores de acceso:
• privado: el elemento es accesible sólo desde la
clase en que se encuentra
• protegido: el elemento es accesible desde la propia
clase, desde sus subclases, y desde clases del
mismo paquete
• público: el elemento es accesible desde cualquier
clase
• paquete: el elemento es accesible desde la propia
clase, o desde clases del mismo paquete.

• private se utiliza para elementos PRIVADOS
• protected se utiliza para elementos
PROTEGIDOS
• public se utiliza para elementos PUBLICOS
• No se especifica nada para elementos PAQUETE
• Todo fichero Java debe tener una y solo una
clase pública, llamada igual que el fichero (más
otras clases internas que pueda tener)
public class MiClase {
private int n;
protected void metodo() { ... }

La misma Cualquier Subclase de Cualquier
clase clase del otro paquete clase de otro
mismo paquete
paquete
public
sí sí sí sí
protected
sí sí sí
default
sí sí sí
private
sí

Otros modificadores
•
•
abstract: para definir clases y métodos abstractos
static: para definir elementos compartidos por todos los
objetos que se creen de la misma clase
•
•
miembros que no pertenecen al objeto en si, sino a la clase
dentro de un método estático sólo podemos utilizar elementos
estáticos, o elementos que hayamos creado dentro del propio
método
• final: para definir elementos no modificables ni heredables
public abstract class MiClase {
public static final int n = 20;
public abstract void metodo();
...

Otros modificadores
• volatile y synchronized: para elementos a los que no se
puede acceder al mismo tiempo desde distintos hilos de
ejecución
– volatile no proporciona atomicidad pero es más eficiente
volatile int contador;
contador++; //puede causar problemas, son 3 operaciones
diferentes
– synchronized se usa sobre bloques de código y métodos
synchronized(this){
contador++;
}

Otros modificadores
•
•
•
native: para métodos que están escritos en otro lenguaje,
por ejemplo en C++, utilizando JNI (Java Native Interface)
transient: para atributos que no forman parte de la
persistencia de objeto, para evitar que se serialicen
strictfp: evitar que se utilice toda la precisión de punto
flotante que proporcione la arquitectura. Usar el estándar
del IEEE para float y double. No es aconsejable a menos
que sea necesario.

Herencia y polimorfismo
•
• Herencia: definir una clase a partir de otra existente
• La nueva clase “hereda” todos los campos y métodos
de la clase a partir de la que se crea, y aparte puede
tener los suyos propios
• Ejemplo: a partir de una clase Animal podemos definir
otras más concretas como Pato, Elefante…
Polimorfismo: si tenemos un método en cualquier clase
que sea dibuja (Animal a), podemos pasarle como
parámetro tanto un objeto Animal como cualquier subtipo
que herede directa o indirectamente de él (Elefante,
Pato…)

Clases abstractas e interfaces
• Una clase abstracta es una clase que deja algunos métodos sin código,
para que los rellenen las subclases que hereden de ella
• Un interfaz es un elemento que sólo define la cabecera de sus
métodos, para que las clases que implementen dicha interfaz rellenen
el código según sus necesidades.
• Asignaremos un nombre a los interfaces de forma similar a las clases,
pudiendo ser en este caso adjetivos o sustantivos.
public abstract class MiClase {
public abstract void metodo1();
public void metodo2() {
...
}
}
public interface Runnable {
public void run();
}

Herencia e interfaces
• Herencia
•
•
Definimos una clase a partir de otra que ya existe
Utilizamos la palabra extends para decir que una clase hereda de
otra (Pato hereda de Animal):
•
• Relación “es”: Un pato ES un animal
Interfaces
• Utilizamos la palabra implements para decir que una clase
implementa los métodos de una interfaz
• Relación “actúa como”: MiHilo ACTÚA COMO ejecutable
class Pato extends Animal
class MiHilo implements Runnable {
public void run() {
... // Codigo del método
}

Polimorfismo
• Si una variable es del tipo de la superclase, podemos
asignarle también un objeto de la clase hija
• Si una variable es del tipo de una interfaz implementada
por nuestra clase, podemos asignarle también un objeto de
esta clase
• Sólo se puede heredar de una clase, pero se pueden
implementar múltiples interfaces:
class Pato extends Animal implements Runnable, ActionListener
Runnable r = new MiHilo();
Animal a = new Pato();

• this se utiliza para hacer referencia a los
elementos de la propia clase:
• super se utiliza para llamar al mismo método en la
superclase:
Punteros this y super
class MiClase {
int i;
MiClase(int i) {
this.i = i;
// i de la clase = i del parámetro
class MiClase extends OtraClase{
MiClase(int i) {
super(i); // Constructor de OtraClase(...)

Object
• Clase base de todas las demás
• Todas las clases heredan en última instancia de ella
• Es importante saber las dependencias
(herencias, interfaces, etc) de una clase para
saber las diferentes formas de instanciarla o
referenciarla (polimorfismo)

Ejemplo de polimorfismo
• Por ejemplo, si tenemos:
public class MiClase extends Thread
implements List
• Podremos referenciar un objeto MiClase de
estas formas:
MiClase mc = new MiClase();
Thread t = new MiClase();
List l = new MiClase();
Object o = new MiClase();

Object: objetos diferentes
• También es importante distinguir entre entidades
independientes y referencias:
MiClase mc1 = new MiClase();
MiClase mc2 = mc1;
// Es distinto a:
MiClase mc2 = (MiClase)(mc1.clone());
• El método clone de cada objeto sirve para
obtener una copia en memoria de un objeto con
los mismos datos, pero con su propio espacio
• No realiza una copia en profundidad
• Si queremos hacer copias de los objetos que tenga
como campos debe sobrescribir este método

Object: comparar objetos
• Cuando queremos comparar dos objetos entre sí
(por ejemplo, de la clase MiClase), no se hace
así: if (mc1 == mc2)
• Sino con su método equals: if (mc1.equals(mc2))
• Deberemos redefinir este método en las clases
donde lo vayamos a usar, para asegurarnos de
que los objetos se comparan bien
• Notar que la clase String, es un subtipo de Object por
lo que para comparar cadenas...:
if (cadena == “Hola”) ... // NO
if (cadena.equals(“Hola”)) ... // SI

Object: representar en cadenas
•
• Muchas veces queremos imprimir un objeto como
cadena. Por ejemplo, si es un punto geométrico, sacar su
coordenada X, una coma, y su coordenada Y
La clase Object proporciona un método toString para
definir cómo queremos que se imprima un objeto.
Podremos redefinirlo a nuestro gusto
public class Punto2D {
...
public String toString()
{
return “(“ + x + ”,” + y + ”)”;
}
}
...
Punto2D p = ...;
System.out.println(p); // Imprimirá (x, y) del punto

Properties
• Esta clase es un tipo de tabla hash que almacena
una serie de propiedades, cada una con un valor
asociado
• Además, permite cargarlas o guardarlas en algún
dispositivo (fichero)
• Algunos métodos interesantes:
Object setProperty(Object clave, Object valor)
Object getProperty(Object clave)
Object getProperty(Object clave, Object default)
void load(InputStream entrada)
void store(OutputStream salida, String cabecera)

System
• Ofrece métodos y campos útiles del sistema,
como el ya conocido System.out.println
• Otros métodos interesantes de esta clase (todos
estáticos):
void exit(int estado)
void gc()
long currentTimeMillis()
void arrayCopy(Object fuente, int pos_fuente,
Object destino, int pos_destino,
int numElementos)

Otras clases
• La clase Math proporciona una serie de métodos
(estáticos) útiles para diferentes operaciones
matemáticas (logaritmos, potencias,
exponenciales, máximos, mínimos, etc)
• Otras clases útiles son la clase Calendar (para
trabajar con fechas y horas), la clase Currency
(para monedas), y la clase Locale (para situarnos
en las características de fecha, hora y moneda
de una región del mundo)

Transfer Objects
• Encapsulan datos con los que normalmente se
trabaja de forma conjunta
• Nos permiten transferir estos datos entre las
diferentes capas de la aplicación
public class Usuario {
private String login;
private String password;
private boolean administrador;
}

Getters y Setters
• Es buena práctica de programación declarar todos
los campos de las clases privados
• Para acceder a ellos utilizaremos métodos
• Getters para obtener el valor del campo
• Setters para modificar el valor del campo
• Estos métodos tendrán prefijo get y set
respectivamente, seguido del nombre del campo al
que acceden, pero comenzando por mayúscula
• Por ejemplo: getLogin(), setLogin(String login)
• El getter para campos booleanos tendrá prefijo is
en lugar de get
• Por ejemplo: isAdministrador()

BeanUtils
• Utilidades de la biblioteca commons-beanutils de
Apache.
• BeanUtils.copyProperties(objDestino, objOrigen)
• Copia los campos comunes entre los dos objetos
• Los reconoce usando la API de Reflection
• La identificación está basada en los nombres de
los getters y los setters y en su tipo de dato.
• Ejemplo: int origen.getNombreCampo( ), e
void destino.setNombreCampo(int n).

BeanUtils
• Ejemplo: proyección de un
punto3D en un punto2D.
• En lugar de copiar todos los
campos uno a uno:
• usamos copyProperties:
private int x; private int
y;
private String descripcion;
public String getDescripcion() {
return descripcion;
}
public void setDescripcion(String descripcion) {
this.descripcion = descripcion;
}
public int getX() {
return x;
}
public void setX(int x) {
this.x = x;
}
public int getY() {
return y;
}
public void setY(int y) {
this.y = y;
}
}
private int x; private int
y; private int z;
private String descripcion;
/* ...y los getters y setters para los cuatro campos */
}
punto2D.setX(punto3D.getX());
punto2D.setY(punto3D.getY());
punto2D.setDescripcion(punto3D.getDescripcion());
BeanUtils.copyProperties(punto2D, punto3D);

Lenguaje Java
Sesión 2: Colecciones de datos

Índice
Java Colecciones -
40
• Introducción
• Colecciones
• Enumeraciones e iteradores
• Polimorfismo e interfaces
• Wrappers de tipos básicos

Introducción
Java Colecciones -
41
• Java proporciona un amplio conjunto de clases
útiles para desarrollar aplicaciones
• En esta sesión veremos algunos grupos de ellas:
• Clases útiles para crear y gestionar diferentes tipos de
colecciones
• Clases para recorrer, ordenar y manipular las
colecciones
• Clases para encapsular nuestros tipos de datos

Colecciones
Java Colecciones -
42
•
•
•
•
•
En el paquete java.util
Representan grupos de objetos, llamados elementos
Podemos encontrar de distintos tipos, según si sus
elementos están ordenados, si permiten repetir
elementos, etc
La interfaz Collection define el esqueleto que deben
tener todos los tipos de colecciones
Por tanto, todos tendrán métodos generales como:
•
•
•
•
•
•
•
•
boolean add(Object o)
boolean remove(Object o)
boolean contains(Object o)
void clear()
boolean isEmpty()
Iterator iterator()
int size()
Object[] toArray()

Listas de elementos
Java Colecciones -
43
• La interfaz List hereda de Collection
• Operaciones propias de una colección tipo lista
• Los elementos tienen un orden (posición en la lista)
• Así, tendremos otros nuevos métodos, además
de los de Collection:
•
•
•
•
•
void add(int posicion, Object o)
Object get(int indice)
int indexOf(Object o)
Object remove(int indice)
Object set(int indice, Object o)

Tipos de listas
Java Colecciones -
44
• ArrayList: implementa una lista de elementos mediante un array de
tamaño variable
• NO sincronizado
• Vector: existe desde las primeras versiones de Java, después se
acomodó al marco de colecciones implementando la interfaz List.
• Similar a ArrayList, pero SINCRONIZADO. Tiene métodos
anteriores a la interfaz List:
• void addElement(Object o) / boolean removeElement(Object o)
• void insertElementAt(Object o, int posicion)
• void removeElementAt(Object o, int posicion)
• Object elementAt(int posicion)
• void setElementAt(Object o, int posicion)
• int size()
• LinkedList: lista doblemente enlazada. Útil para simular pilas o
colas
•
•
•
void addFirst(Object o) / void addLast(Object o)
Object getFirst() / Object getLast()
Object removeFirst() / Object removeLast()

Conjuntos
Java Colecciones -
45
• Grupos de elementos donde no hay repetidos
• Consideramos dos objetos de una clase iguales
si su método equals los da como iguales
• o1.equals(o2) es true
• Los conjuntos se definen en la interfaz Set, que,
como List, también hereda de Collection
• El método add definido en Collection devolvía
un booleano, que en este caso permitirá saber
si se insertó el elemento en el conjunto, o no
(porque ya existía)

Tipos de conjuntos
Java Colecciones -
46
•
•
• HashSet: los objetos del conjunto se almacenan en una
tabla hash.
• El coste de inserción, borrado y modificación suele ser
constante
• La iteración es más costosa, y el orden puede diferir
del orden de inserción
LinkedHashSet: como la anterior, pero la tabla hash
tiene los elementos enlazados, lo que facilita la iteración
TreeSet: guarda los elementos en un árbol
• El coste de las operaciones es logarítmico

Mapas
Java Colecciones -
47
• No forman parte del marco de colecciones
• Se definen en la interfaz Map, y sirven para
relacionar un conjunto de claves (keys) con sus
respectivos valores
• Tanto la clave como el valor pueden ser cualquier
objeto
•
•
•
•
•
Object get(Object clave)
Object put(Object clave, Object valor)
Object remove(Object clave)
Set keySet()
int size()

Tipos de mapas
Java Colecciones - 48
• HashMap: Utiliza una tabla hash para almacenar los pares
clave=valor.
• Las operaciones básicas (get y put) se harán en tiempo
constante si la dispersión es adecuada
• La iteración es más costosa, y el orden puede diferir del orden de
inserción
• Hashtable: como la anterior, pero SINCRONIZADA.
Como Vector, está desde las primeras versiones de Java
• Enumeration keys()
• TreeMap: utiliza un árbol para implementar el mapa
•
•
El coste de las operaciones es logarítmico
Los elementos están ordenados ascendentemente por clave

Genéricos
• Colecciones de tipos concretos de datos
• A partir de JDK 1.5
• Aseguran que se utiliza el tipo de datos
correcto
ArrayList<String> a = new
ArrayList<String>();
a.add("Hola");
String s = a.get(0);
• Podemos utilizar genéricos en nuestras propias
clases

Enumeraciones e iteradores
• Las enumeraciones y los iteradores no son tipos
de datos en sí, sino objetos útiles a la hora de
recorrer diferentes tipos de colecciones
• Con las enumeraciones podremos recorrer
secuencialmente los elementos de una colección,
para sacar sus valores, modificarlos, etc
• Con los iteradores podremos, además de lo
anterior, eliminar elementos de una colección,
con los métodos que proporciona para ello.

Enumeraciones
• La interfaz Enumeration permite consultar
secuencialmente los elementos de una colección
• Para recorrer secuencialmente los elementos de la
colección utilizaremos su método nextElement:
Object item = enum.nextElement();
• Para comprobar si quedan más elementos que
recorrer, utilizamos el método hasMoreElements:
if (enum.hasMoreElements()) ...

Enumeraciones
• Con lo anterior, un bucle completo típico para
recorrer una colección utilizando su enumeración
de elementos sería:
// Obtener la enumeracion
Enumeration enum = coleccion.elements();
while (enum.hasMoreElements())
{
Object item = enum.nextElement();
...// Convertir item al objeto adecuado y
// hacer con el lo que convenga
}

Iteradores
• La interfaz Iterator permite iterar secuencialmente
sobre los elementos de una colección
• Para recorrer secuencialmente los elementos de la
colección utilizaremos su método next:
Object item = iter.next();
• Para comprobar si quedan más elementos que recorrer,
utilizamos el método hasNext:
if (iter.hasNext()) ...
• Para eliminar el elemento de la posición actual del
iterador, utilizamos su método remove:
iter.remove();

Iteradores
• Con lo anterior, un bucle completo típico para
recorrer una colección utilizando su iterador
sería:
// Obtener el iterador
Iterator iter = coleccion.iterator();
while (iter.hasNext())
{
Object item = iter.next();
...// Convertir item al objeto adecuado y
// hacer con el lo que convenga, por ejemplo
iter.remove();
}

Bucles sin iteradores
• Nueva versión del for en JDK 1.5
• Permite recorrer tanto arrays como colecciones
• Previene salirse del rango de forma segura
List<String> lista = obtenerLista();
for(String cadena: lista)
System.out.println (cadena);

Polimorfismo e interfaces
• Hacer referencia siempre mediante la interfaz
• Permite cambiar la implementación sin afectar al
resto del programa
public class Cliente {
List<Cuenta> cuentas;
public Cliente() {
this.cuentas = new ArrayList<Cuenta>();
}
public List<Cuenta> getCuentas() {
return cuentas;
}
}

Ejemplo: Algoritmos
• La clase Collections dispone de una serie de
métodos útiles para operaciones tediosas, como
ordenar una colección, hacer una búsqueda
binaria, sacar su valor máximo, etc
•
•
•
•
static void sort(List lista)
static int binarySearch(List lista, Object objeto)
static Object max(Collection col)
...
• Sirven para cualquier implementación de List

Comparación de objetos



Los objetos deben ser correctamente
comparables para ser compatibles con las
estructuras de datos y algoritmos.
Comparación de igualdad: equals( )
Comparación de mayor o menor: clase
Comparator o interfaz Comparable

Sobrecarga de Equals
 Object.equals(Object o)
public class MiClase {
...
@Override
public boolean equals(Object o) {
// return true o false, según un criterio
}
}

Evitar la sobrecarga de Equals si:



Cada instancia es intrínsecamente única.
Por ejemplo, instancias de hilos, que
representan entidades activas, y no tan sólo
un conjunto de valores.
Cuando no es necesaria una comparación
lógica. Por ejemplo, dos números aleatorios,
donde la igualdad puede ocurrir pero su
comprobación no es necesaria.
Una superclase ya sobrecarga equals, y el
comportamiento de éste es apropiado para la
clase actual.

Propiedades que debe cumplir
Simetría: para cualquier par de instancias no
nulas, x.equals(y) devuelve verdadero si y
sólo si y.equals(x) también devuelve
verdadero.
Transitividad: si x.equals(y)==true y
y.equals(z)==true, entonces x.equals(z)
también será verdadero, para cualesquiera
instancias no nulas.

Sobrecargar hashCode( )
Cuando hashCode es invocado varias veces para el mismo objeto,
debe devolver consistentemente el mismo entero, siempre que no
se haya modificado ninguna información que afecte al resultado de
equals. Esta consistencia debe mantenerse entre distintas
ejecuciones de la misma aplicación.
Si dos objetos son iguales según equals, entonces los métodos
hashCode de ambos deben devolver el mismo entero.

Comparar implementando Comparable


Permite establecer un orden entre objetos
Se necesita decidir qué características del objeto
establecen dicho orden
public class Persona implements Comparable<Persona> {
public int id;
public String apellido;
...
@Override
public int compareTo(Persona p) {
return this.id - p.id;
}
}

Comparador externo: Comparator
 Puede extenderse o bien desde una clase
externa, o bien desde la propia clase cuyos
objetos deben ser comparados
public class ComparaPersonaPorNombre implements
Comparator<Persona>{
public int compare(Persona p1, Persona p2) {
return p1.apellido.compareToIgnoreCase(p2.apellido);
}
}
...
List personas = new ArrayList<Persona>();
personas.add(p1); personas.add(p2); personas.add(p3); //...
Collections.sort(personas); //Comparable.compareTo
Collections.sort(personas, new ComparaPersonaPorNombre());
//Comparator.compare

Ejemplo: Wrappers de colecciones
• Objetos que envuelven la instancia de una
colección existente
• Implementa la misma interfaz (p.ej List)
• No conocemos la clase concreta del wrapper
• Cambia el comportamiento de algunos métodos
• Sincronizar acceso a la colección
List Collections.synchronizedList(List l)
• Hacerla de sólo lectura
List Collections.unmodifiableList(List l)

Wrappers
Java © 2012-2013 Depto. Ciencia de la Computación e IA Colecciones - 66
• Los tipos simples (int, char, float, double,
etc) no pueden incluirse directamente en
colecciones, ya que éstas esperan subtipos de
Object en sus métodos
• Para poderlos incluir, se tienen unas clases
auxiliares, llamadas wrappers, para cada tipo
básico, que lo convierten en objeto complejo
• Estas clases son, respectivamente, Integer,
Character, Float, Double, etc.
• Encapsulan al tipo simple y ofrecen métodos
útiles para poder trabajar con ellos

Wrappers
• Si quisiéramos incluir un entero en un
ArrayList, lo podríamos hacer así:
int a;
ArrayList al = new ArrayList();
al.add(new Integer(a));
• Si quisiéramos recuperar un entero de un
ArrayList, lo podríamos hacer así:
Integer entero = (Integer)(al.get(posicion));
int a = entero.intValue();

Autoboxing
• Conversiones automáticas entre tipos básicos y
sus wrappers
Integer n = 10;
int num = n;
List<Integer> lista= new ArrayList<Integer>();
lista.add(10);
int elem = lista.get(0);

Lenguaje Java
Sesión 3: Tratamiento de errores

Índice
• Excepciones
• Captura de excepciones
• Propagación de excepciones
• Nested exceptions
• Errores en tiempo de compilación
• Tipos genéricos

Tratamiento de errores en tiempo de
ejecución
• Excepción: Evento que sucede durante la
ejecución del programa y que hace que éste
salga de su flujo normal de ejecución
• Se lanzan cuando sucede un error
• Se pueden capturar para tratar el error
• Son una forma elegante para tratar los errores en
Java
• Separa el código normal del programa del código para
tratar errores.

Tipos de excepciones
• Checked: Derivadas de Exception
•
•
•
Es obligatorio capturarlas o declarar que pueden ser
lanzadas
Se utilizan normalmente para errores que pueden ocurrir
durante la ejecución de un programa, normalmente debidos
a factores externos
P.ej. Formato de fichero incorrecto, error leyendo disco, etc
• Unchecked: Derivadas de RuntimeException
•
•
•
• Excepciones que pueden ocurrir en cualquier fragmento de
código
No hace falta capturarlas (es opcional)
Se utilizan normalmente para errores graves en la lógica de un
programa, que no deberían ocurrir
P.ej. Puntero a null, fuera de los límites de un array,etc

Creación de excepciones
• Podemos crear cualquier nueva excepción
creando una clase que herede de Exception
(checked), RuntimeException (unchecked) o
de cualquier subclase de las anteriores.
public class MiExcepcion extends Exception {
public MiExcepcion (String mensaje) {
super(mensaje);
}
}

try {
// Código regular del programa
// Puede producir excepciones
} catch(TipoDeExcepcion1 e1) {
// Código que trata las excepciones de tipo
// TipoDeExcepcion1 o subclases de ella.
// Los datos sobre la excepción los encontraremos
// en el objeto e1.
...
} catch(TipoDeExcepcionN eN) {
// Código que trata las excepciones de tipo
// TipoDeExcepcionN o subclases de ella.
} finally {
// Código de finalización (opcional)
}
try-catch-finally

Ejemplos
int [] hist = leeHistograma();
try {
for(int i=1;;i++) hist[i] += hist[i-1];
} catch(ArrayOutOfBoundsException e) {
System.out.println(“Error: “ + e.getMessage());
}
int [] hist = leeHistograma();
try {
for(int i=1;;i++) hist[i] += hist[i-1];
} catch(Exception e) {
System.out.println(“Error: “ + e.getMessage());
}
Sólo captura ArrayOutOfBoundsException
Captura cualquier excepción

• Mensaje de error
String msg = e.getMessage();
• Traza
e.printStackTrace();
• Cada tipo concreto de excepción ofrece
información especializada para el error que
representa
• P.ej. ParseException ofrece el número de la línea delfichero
donde ha encontrado el error
Información sobre la excepción

• Para lanzar una excepción debemos
• Crear el objeto correspondiente a la excepción
Exception e = new ParseException(mensaje,linea);
• Lanzar la excepción con una instrucción throw
throw e;
• Si la excepción es checked, declarar que el método puede
lanzarla con throws
public void leeFichero() throws ParseException {
...
throw new ParseException(mensaje, linea);
...
}
Lanzar una excepción

Capturar o propagar
• Si un método lanza una excepción checked deberemos
• Declarar que puede ser lanzada para propagarla al método llamador
public void init() throws ParseException {
leeFichero();
}
• O capturarla para que deje de propagarse
try {
leeFichero();
} catch(ParseException e) {
System.out.println(“Error en linea “ + e.getOffset() +
“: “ + e.getMessage());
}
• Si es unchecked
•
•
•
Se propaga al método llamante sin declarar que puede ser lanzada
Parará de propagarse cuando sea capturada
Si ningún método la captura, la aplicación terminará automáticamente
mostrándose la traza del error producido

Nested exceptions
•
•
Captura excepción causante
Lanza excepción propia
try {
...
} catch(IOException e) {
throw new MiExcepcion("Mensaje de error", e);
}
•
•
•
Encadena errores producidos. Facilita depuración.
Información detallada del error concreto.
Aislar al llamador de la implementación concreta.

Errores en tiempo de compilación




Son preferibles a los de ejecución
Errores de sintaxis: ej, falta un punto y
coma, referencia a nombre de variable
inexistente
Errores semánticos: de más alto nivel, ej.
intentar usar el valor de una variable que
nunca se ha inicializado.
Errores en cascada: confunden al
compilador y no se localiza correctamente
la causa del error. Ej, cuando falta el cierre
de una llave.

Experto Universitario en Desarrollo de Aplicaciones para Dispositivos Móviles
Errores en cascada
 Ejemplo:
found
fo ( int i = 0; i < 4; i++ ){}
Prueba.java:24: '.class' expected
fo ( int i = 0; i < 4; i++ )
^
Prueba.java:24: ')' expected
fo ( int i = 0; i < 4; i++ )
^
Prueba.java:24: not a statement
fo ( int i = 0; i < 4; i++ )
^
Pueba.java:24: ';' expected
fo ( int i = 0; i < 4; i++ )
^
Prueba.java:24: unexpected type
required: value
: class
fo ( int i = 0; i < 4; i++ )
^
Prueba.java:24: cannot resolve symbol
symbol : variable i
location: class Prueba
fo ( int i = 0; i < 4; i++ )
^
6 errors

Warnings
 Ayudan a mejorar el estilo y la corrección
del código
 Eclipse:
permite
aumentar
niveles de
warning

Herramientas de análisis
 Herramientas (externas) de análisis de código
fuente
 Detecta código
duplicado,
código inalcanzable,
código subóptimo,
expresiones
complicadas,
y otras posibles fuentes de bugs
 Plugin para Eclipse

Comprobación de tipos: genéricos
Java © 2012-2013 Depto. Ciencia de la Computación e IA Errores - 85
 Antes de Java 1.5:
 Con tipos genéricos:
List v = new ArrayList();
v.add("test");
Integer i = (Integer)v.get(0); // Error en tiempo de ejecución
List<String> v = new ArrayList<String>();
v.add("test");
String s = v.get(0); // Correcto (sin necesidad de cast explícito)
Integer i = v.get(0); // Error en tiempo ce compilación

Definición de genéricos
 Interfaces / Clases
 Uso
public interface List<E> { void
add(E x); Iterator<E>
iterator();
}
public interface Iterator<E> { E
next();
boolean hasNext();
}
public class Entry<K, V> {
private final K key;
private final V value;
public Entry(K k,V v) {
key = k;
value = v;
}
public K getKey() {
return key;
}
public V getValue() {
return value;
}
public String toString() {
return "(" + key + ",
" + value + ")";
}
}
Entry<String, String> grade440 =
new Entry<String, String>("mike", "A");
Entry<String, Integer> marks440 =
new Entry<String, Integer>("mike", 100);
System.out.println("grade: " + grade440);
System.out.println("marks: " + marks440);

Métodos genéricos
 También los métodos se pueden
parametrizar con tipos genéricos
public static
return new
<T> Entry<T,T> twice(T value) {
SimpleImmutableEntry<T,T>(value, value);
}
Entry<String, String> pair = this.<String>twice("Hello"); // Declarado
Entry<String, String> pair = twice("Hello"); // Inferido

Subtipos y comodines





ArrayList<Hija> no es subtipo de
ArrayList<Padre>
Para flexibilizar el tipo podemos utilizar el
comodín: <?>
Para acotar el comodín en la jerarquía de
herencia usamos super y extends
Permitir clases derivadas:
ArrayList<? extends Padre>
Permitir superclases (clases padre):
ArrayList<? super Padre>

Tipos genéricos y excepciones
 Es posible indicar a un método o una clase
qué excepción debe lanzar, a través de
genéricos
public <T extends Throwable> void metodo() throws T
{
throw new T();
}
// O bien
public class Clase<T extends Throwable>
public void metodo() throws T {
throw new T();
}
}

Tipos genéricos y excepciones
 No es posible es crear excepciones con
tipos genéricos, debido al “borrado de
tipos”
 Ejemplo, no se puede hacer:
public class MiExcepcion<T extends Object> extends Exception {
private T someObject;
public MiExcepcion(T someObject) {
this.someObject = someObject;
}
public T getSomeObject() {
return someObject;
}
}

Borrado de tipos
 porque durante la compilación, tras
comprobar que los tipos están bien, éstos
se eliminan, el siguiente código pasa a ser:
try {
//Código que lanza o bien
//MiExcepcion<String>, o bien
//MiExcepcion<Integer>
}
catch(MiExcepcion<String> ex) {
// A
}
catch(MiExcepcion<Integer> ex) {
// B
}
try {
//Código que lanza o bien
//MiExcepcion<String>, o bien
//MiExcepcion<Integer>
}
catch(MiExcepcion ex) {
// A
}
catch(MiExcepcion ex) {
// B
}

Lenguaje Java Avanzado
Sesión 4: Serialización de datos

Índice
• Introducción a los flujos de E/S
• Entrada y salida estándar
• Acceso a ficheros
• Acceso a recursos
• Acceso a URLs
• Codificación de datos
• Serialización de objetos

Flujos de E/S
• Las aplicaciones muchas veces necesitan
enviar datos a un determinado destino o leerlos
de una determinada fuente
• Ficheros en disco, red, memoria, otras aplicaciones,
etc
• Esto es lo que se conoce como E/S
• Esta E/S en Java se hace mediante flujos
(streams)
• Los datos se envían en serie a través del flujo
• Se puede trabajar de la misma forma con todos los
flujos, independientemente de su fuente o destino

Tipos de flujos según el tipo de datos
• Según el tipo de datos que transportan,
distinguimos
• Flujos de bytes (con sufijos InputStream y
OutputStream)
• Flujos de caracteres (con sufijos Reader y Writer)
• Superclases
Bytes
Caracteres
Entrada
InputStream
Reader
Salida
OutputStream
Writer

Tipos de flujos según su propósito
• Distinguimos:
• Canales de datos
Simplemente llevan datos de una fuente a un destino
Ficheros: FileInputStream, FileReader,
FileOutputStream, FileWriter
Memoria: ByteArrayInputStream,
CharArrayReader, ...
Tuberías: PipedInputStream, PipedReader,
PipedWriter, ...
• Flujos de procesamiento
Realizan algún procesamiento con los datos
Impresión: PrintWriter, PrintStream
Conversores de datos: DataOutputStream,
DataInputStream
Bufferes: BufferedReader

Acceso a los flujos
• Todos los flujos tienen una serie de métodos básicos
• Los flujos de procesamiento
•
•
Se construyen a partir de flujos canales de datos
Los extienden proporcionando métodos de más alto nivel, p.ej:
Flujos
InputStream, Reader
OutputStream, Writer
Métodos
read, reset, close
write, flush, close
Flujos
BufferedReader
DataOutputStream
PrintStream, PrintWriter
Métodos
readLine
writeInt, writeUTF,...
print, println

Objetos de la E/S estándar
• En Java también podemos acceder a la entrada, salida
y salida de error estándar
• Accedemos a esta E/S mediante flujos
• Estos flujos se encuentran como propiedades estáticas
de la clase System
Tipo de flujo
InputStream
Propiedad
System.in
PrintStream System.out
Entrada
Salida
Salida de error PrintStream System.err

Salida estándar
• La salida estándar se ofrece como flujo de
procesamiento PrintStream
• Con un OutputStream a bajo nivel seríademasiado
incómoda la escritura
• Este flujo ofrece los métodos print y println
que permiten imprimir cualquier tipo de datos
básico
• En la salida estándar
System.out.println(“Hola mundo”);
• En la salida de error
System.err.println(“Error”);

Flujos de ficheros
• Canales de datos para acceder a ficheros
• Se puede acceder a bajo nivel directamente de la misma
forma que para cualquier flujo
• Podemos construir sobre ellos flujos de procesamiento
para facilitar el acceso de estos flujos
Entrada
FileReader
Salida
FileWriter
Caracteres
Binarios FileInputStream FileOutputStream

Lectura y escritura de ficheros
public void copia_fichero() {
int c;
try {
FileReader in = new FileReader("fuente.txt");
FileWriter out = new FileWriter("destino.txt");
while( (c = in.read()) != -1)
{
out.write(c);
}
in.close();
out.close();
} catch(FileNotFoundException e1) {
System.err.println("Error: No se encuentra el fichero");
} catch(IOException e2) {
System.err.println("Error leyendo/escribiendo fichero");
}
}

Uso de flujos de procesamiento
public void escribe_fichero() {
FileWriter out = null;
PrintWriter p_out = null;
try {
out = new FileWriter("result.txt");
p_out = new PrintWriter(out);
p_out.println("Este texto será escrito en el fichero");
} catch(IOException e) {
System.err.println("Error al escribir en el fichero");
} finally {
p_out.close();
}
}

Sistema de ficheros
• La clase File contiene utilidades para trabajar
con el sistema de ficheros
• Constantes para indicar los separadores de directorios
(‘/’ ó ‘’)
Hace las aplicaciones independientes de la plataforma
• Crear, borrar o renombrar ficheros y directorios
• Listar los ficheros de un directorio
• Comprobar y establecer los permisos sobre ficheros
• Obtener la ruta de un fichero
• Obtener datos sobre ficheros (tamaño, fecha, etc)
• Etc...

Acceso a recursos
• Los recursos incluidos en un JAR no se
encuentran directamente en el sistema de
ficheros
• No podremos utilizar los objetos anteriores para
acceder a ellos
• Accedemos a un recurso en el JAR con
getClass().getResourceAsStream(“/datos.txt”);
• Anteponiendo ‘/’ se busca de forma relativa al
raíz del JAR
• Si no, buscará de forma relativa al directorio
correspondiente al paquete de la clase actual

URLs
• URL = Uniform Resource Locator
• Cadena para localizar los recursos en Internet
• Se compone de
protocolo://servidor[:puerto]/recurso
• P.ej. http://www.ua.es/es/index.html
Se conecta al servidor www.ua.es
A través del puerto por defecto (puerto 80)
Utilizando protocolo HTTP para comunicarse
Solicita el recurso /es/index.html

URLs en Java
• Se encapsulan en la clase URL
URL url = new URL("http://www.ua.es/es/index.html");
• Es obligatorio especificar el protocolo
• P.ej. www.ua.es es una URL mal formada
• Si la URL está mal formada se producirá una
excepción MalformedURLException
try {
URL url = new URL("http://www.ua.es/es/index.html");
} catch(MalformedURLException e) {
System.err.println("Error: URL mal construida");
}

• Podemos leer el contenido de la URL abriendo
un flujo de entrada con
InputStream in = url.openStream();
• Leeremos de este flujo de la misma forma que
con cualquier otro flujo
• Con los métodos a bajo nivel (byte a byte)
• O utilizando un flujo de procesamiento
• P.ej, si la URL corresponde a un documento
HTML obtendremos el código fuente de este
documento
Lectura del contenido

Codificación
• Podemos codificar de forma sencilla los datos
para enviarlos a través de un flujo de bytes (en
serie)
• Utilizaremos un flujo DataOutputStream
String nombre = "Jose";
int edad = 25;
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(baos);
dos.writeUTF(nombre);
dos.writeInt(edad);
dos.close();
baos.close();

Descodificación
• Para descodificar estos datos del flujo
realizaremos el proceso inverso
• Utilizamos un flujo DataInputStream
ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(datos);
DataInputStream dis = new DataInputStream(bais);
String nombre = dis.readUTF();
int edad = dis.readInt();
dis.close();
bais.close();

Entrada/Salida de objetos
Java © 2012-2013 Depto. Ciencia de la Computación e IA Serialización-110
• Si queremos enviar un objeto a través de un
flujo deberemos convertirlo a una secuencia de
bytes
• Esto es lo que se conoce como serialización
• Java serializa automáticamente los objetos
• Obtiene una codificación del objeto en forma de
array de bytes
• En este array se almacenarán los valores actuales
de todos los campos del objeto serializado

Objetos serializables
• Para que un objeto sea serializable debe
cumplir:
1. Implementar la interfaz Serializable
public MiClase implements Serializable {
...
}
Esta interfaz no obliga a definir ningún método, sólo marca el
objeto como serializable
1. Todos los campos deben ser
Datos elementales o
Objetos serializables

Flujos de objetos
• Para enviar o recibir objetos tendremos los flujos
de procesamiento
ObjectInputStream
ObjectOutputStream
• Estos flujos proporcionan respectivamente los
métodos
readObject
writeObject
• Con los que escribir o leer objetos del flujo
• Utilizan la serialización de Java para codificarlos y
descodificarlos

Lenguaje Java
Sesión 5: Hilos

Índice
• Creación de hilos y ciclo de vida
• Sincronización de hilos
• Bloques vigilados
• Interbloqueos
• Interfaz Lock
• Variables atómicas y colecciones
• Ejecutores y pools

Hilos




Cada hilo es un flujo de ejecución
independiente
 Tiene su propio contador de programa
Todos acceden al mismo espacio de memoria
Necesidad de sincronizar cuando se accede
concurrentemente a los recursos
Existen estructuras de datos sincronizadas
(ej, Vector) y sin sincronizar (ej, ArrayList)

Creación de Hilos


Se pueden crear de dos formas:
 Heredando de Thread
 Problema: No hay herencia múltiple en Java
 Implementando Runnable
Debemos crear sólo los hilos necesarios



Dar respuesta a más de un evento
simultáneamente
Permitir que la aplicación responda mientras
está ocupada
Aprovechar máquinas con varios procesadores

Heredar de Thread
 Heredar de Thread y sobrecargar run( )
public class MiHilo extends Thread { public
void run() {
// Codigo de la tarea a ejecutar en el hilo
}
}
 Instanciar el hilo
Thread t = new Thread(new MiHilo());
t.start();

Implementar Runnable
 Implementar Runnable
public class MiHilo implements Runnable { public
void run() {
// Codigo de la tarea a ejecutar en el hilo
}
}
 Instanciar el hilo
Thread t = new Thread(new MiHilo());
t.start();

Ciclo de vida de los hilos
 El hilo será no ejecutable cuando:
 Se encuentre durmiendo (llamando a sleep)
 Se encuentre bloqueado (con wait)
 Se encuentre bloqueado en una petición de E/S

Scheduler
 El scheduler decide qué hilo ejecutable ocupa
el procesador en cada instante
 Se sacará un hilo del procesador cuando:



Se fuerce la salida (llamando a yield)
Un hilo de mayor prioridad se haga ejecutable
Se agote el quantum del hilo
 Establecemos la prioridad con
t.setPriority(prioridad);
 La prioridad es un valor entero entre
Thread.MIN_PRIORITY y Thread.MAX_PRIORITY

Concurrencia y sección crítica
 Cuando varios hilos acceden a un mismo recurso
pueden producirse problemas de concurrencia
 Sección crítica: Trozo del código que puede
producir problemas de concurrencia
 Debemos sincronizar el acceso a estos recursos
 Este código no debe ser ejecutado por más de un
hilo simultáneamente
 Todo objeto Java (Object) tiene una variable
cerrojo que se utiliza para indicar si ya hay un hilo
en la sección crítica
 Los bloques de código synchronized utilizarán este
cerrojo para evitar que los ejecute más de un hilo

Bloques sincronizados



Para sincronizar un bloque de código
podemos indicarle el objeto cuyo cerrojo
utilizaremos.
El cerrojo (lock) se adquiere al inicio de la
sección crítica y se libera al final de ésta
Otro hilo no podrá adquirir ese mismo cerrojo
al mismo tiempo
synchronized(algun_objeto)
{
// Código sección crítica
}

Métodos sincronizados
 Sincronzar un método o una sección de
código
public synchronized void seccion_critica() {
// Codigo
}
 Se utiliza el cerrojo del objeto en el que se
definen (cerrojo implícito)
 Se podrán ejecutar por un sólo hilo en un
instante dado.

Uso de la sincronización
 Deberemos utilizar la sincronización sólo
cuando sea necesario, ya que reduce la
eficiencia
 No sincronizar métodos que contienen un gran
número de operaciones que no necesitan
sincronización
 Reorganizar en varios métodos
 No sincronizar clases que proporcionen datos
fundamentales
 Dejar que el usuario decida cuando
sincronizarlas en sus propias clases

Sincronización reentrante
La sincronización en Java es “reentrante” porque
un lock puede ser adquirido varias veces por un
mismo hilo. Es decir, en el mismo hilo, una
sección sincronizada puede contener a otra y
esto no produce un bloqueo a pesar de que las
dos adquieren el lock del objeto this:
class Reentrant {
public synchronized void a() {
b();
System.out.println(" estoy en a() ");
}
public synchronized void b() {
System.out.println(" estoy en b() ");
}
}

Dependencia de hilos

 Podemos esperar a que un hilo haya
acabado de ejecutarse para poder continuar
otro hilo
Para ello bloquearemos el hilo actual que
debe esperar a otro hilo t con:
t.join();

Bloqueo de hilos


 Si el hilo va a esperar a que suceda un
evento (por ejemplo, terminar una E/S), hay
que bloquearlo para que no ocupe el
procesador:
wait();
Cuando suceda el evento debemos
desbloquearlo desde otro hilo con:
notify();
Ambos métodos deben ser invocados desde
métodos sincronizados

Bloques vigilados


En lugar de esperar iterativamente (que ocupa la
CPU):
public void bloqueVigilado() {
// No hacerlo así!
while(!condicion) {} // Se detiene aquí,
//comprobando iterativamente la condición
System.out.println("La condición se ha cumplido");
}
Bloquear el hilo y esperar una notificación por parte
de otro.
public synchronized bloqueVigilado() {
while(!condicion) {
try {
wait(); // desocupa la CPU
} catch (InterruptedException e) {}
}
System.out.println("La condición se ha cumplido");
}

Ejemplo: productor/consumidor


El productor produce si el buffer no está lleno,
y si no debe esperar
El consumidor consume si el buffer no está
vacío, y si no debe esperar

Productor import java.util.Random;
public class Producer implements Runnable {
private Drop drop;
public Producer(Drop drop) {
this.drop = drop;
}
public void run() {
String importantInfo[] = {
"Mares eat oats",
"Does eat oats",
"Little lambs eat ivy",
"A kid will eat ivy too"
};
Random random = new Random();
for (int i = 0;
i < importantInfo.length;
i++) {
drop.put(importantInfo[i]);
try {
Thread.sleep(random.nextInt(5000));
}
drop.put("DONE");
}
}

Consumidor import java.util.Random;
public class Producer implements Runnable {
private Drop drop;
public Producer(Drop drop) {
this.drop = drop;
}
public void run() {
String importantInfo[] = {
"Mares eat oats",
"Does eat oats",
"Little lambs eat ivy",
"A kid will eat ivy too"
};
Random random = new Random();
for (int i = 0;
i < importantInfo.length;
i++) {
drop.put(importantInfo[i]);
try {
Thread.sleep(random.nextInt(5000));
}
drop.put("DONE");
}
}

Recurso
public class Drop {
// Message sent from producer
// to consumer.
private String message;
// True if consumer should wait
// for producer to send message,
// false if producer should wait for
// consumer to retrieve message.
private boolean empty = true;
public synchronized String take() {
// Wait until message is
// available.
while (empty) {
try {
wait();
}
// Toggle status.
empty = true;
// Notify producer that
// status has changed.
notifyAll();
return message;
}
// ...
// ...
public synchronized void put(String message) {
// Wait until message has
// been retrieved.
while (!empty) {
try {
wait();
}
// Toggle status.
empty = false;
// Store message.
this.message = message;
// Notify consumer that status
// has changed.
notifyAll();
}
}
//Main class:
public class ProducerConsumerExample {
public static void main(String[] args) {
Drop drop = new Drop();
(new Thread(new Producer(drop))).start();
(new Thread(new Consumer(drop))).start();
}
}

Interbloqueos



Deadlock: hilo A queda a la espera de que B
lo desbloquee, a la vez que B queda a la
espera de que A lo desbloquee: se
interbloquean sin usar CPU
Livelock: hilo A realiza acción que causa que
B realice otra acción que a su vez vuelve a
causar la acción de A: se interbloquean
ocupando la CPU
Stravation (inanición): otros hilos
“hambrientos” ocupan el recurso (o CPU) que
nuestro hilo necesita para seguir funcionando

Mecanismos de alto nivel
 Implementaciones que proporciona Java para
facilitar la programación con concurrencia
– Interfaz Lock
– Colecciones concurrentes
– Variables atómicas
– Ejecutores y pools
– Otros muchos en el paquete java.util.concurrent

La interfaz Lock


En lugar de synchronized:
synchronized(this){
// acceder al recurso
}
Adquirir un objeto Lock y después liberarlo
Lock l = ...;
l.lock();
try {
// acceder al recurso protegido por l
} finally {
l.unlock();
}

La interfaz Lock
 Añade algunos métodos más versátiles
– tryLock( ) : rechaza darnos el lock si éste no
está disponible en el instante o bien tras un
tiempo de espera especificado. Permite evitar
deadlocks.
– lockInterruptibly( ) : rechaza darnos el lock si
otro hilo envía una interrupción antes de que
el lock haya sido adquirido
– Da soporte a un mecanismo de wait/notify a
través de objetos Condition que dejarían el hilo
a la espera de que se cumpla la condición

Lock y Condition
class BufferLimitado {
final Lock lock = new ReentrantLock();
//Dos condiciones para notificar sólo a los hilos
//que deban hacer put o take, respectivamente
final Condition notFull = lock.newCondition();
final Condition notEmpty = lock.newCondition();
final Object[] items = new Object[100];
int putptr, takeptr, count;
public void put(Object x) throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (count == items.length)
notFull.await();
items[putptr] = x;
if (++putptr == items.length) putptr = 0;
++count;
notEmpty.signal();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public Object take() throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (count == 0)
notEmpty.await();
Object x = items[takeptr];
if (++takeptr == items.length) takeptr = 0;
--count;
notFull.signal();
return x;
} finally {
lock.unlock();
}
}
}

Colecciones concurrentes


La colección Vector garantiza el acceso sincronizado
El paquete java.util.concurrent contiene colecciones
con un soporte más avanzado para concurrencia
– BlockingQueue: FIFO con tiempo de
espera máximo cuando añadimos y no
cabe, o quitamos y no hay.
– ConcurrentMap: subinterfaz de Map que
define operaciones atómicas útiles (quitar
una clave valor sólo si la clave está
presente, etc).
– ConcurrentNavigableMap para
coincidencias aproximadas

Variables atómicas
 Para no tener que sincronizar el acceso a variables,
contamos con versiones atómicas de éstas:
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
AtomicBoolean
AtomicInteger
AtomicIntegerArray
AtomicIntegerFieldUpdater<T>
AtomicLong
AtomicLongArray
AtomicLongFieldUpdater<T>
AtomicMarkableReference<V>
AtomicReference<V>
AtomicReferenceArray<E>
AtomicReferenceFieldUpdater<T
,V>
AtomicStampedReference<V>

Variables atómicas
 Ejemplo: synchronized / variable atómica
class ContadorSincronizado {
private int c = 0;
public synchronized void increment() {
c++;
}
public synchronized void decrement() { c-
-;
}
public synchronized int value() {
return c;
}
}
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
class ContadorAtomic {
private AtomicInteger c = new AtomicInteger(0);
public void increment() {
c.incrementAndGet();
}
public void decrement() {
c.decrementAndGet();
}
public int value() {
return c.get();
}
}

Ejecutores



Se separa la gestión de la ejecución de los
hilos en clases especializadas
Interfaz Executor: obliga a implementar el
método execute(Runnable r)
En lugar de iniciar el hilo con
(new Thread(r)).start( );
lo iniciaremos con
e.execute(r);
teniendo: Runnable r; Executor e;

ExecutorService



Subinterfaz de Executor
Añade el método Future submit( objeto ) que
acepta objetos Runnable y Callable, que
permiten devolver un valor al finalizar la
tarea.
submit( ) devuelve objetos Future que
permiten obtener el estado de la tarea a
ejecutar y devuelven un resultado en el caso
de Callable.

ScheduledExecutorService



Subinterfaz de ExecutorService
Añade el método schedule( ) que ejecuta un
Runnable o Callable después de un tiempo
especificado
También añade scheduleAtFixedRate( ) y
scheduleWithFixedDelay( ) para tareas
periódicas

Pools de hilos



Uno o varios “worker thread” ejecutan los
métodos run( ) de distintos Runnable /
Callable, pero en el mismo hilo.
Se ahorra la sobrecarga de creación y
destrucción de hilos en la que interviene
reserva y liberación de memoria
Creación del pool – distintas maneras:
– Método estático newFixedThreadPool(n)
– Instancia de ThreadPoolExecutor o
de ScheduledThreadPoolExecutor.

Instancia de ThreadPoolExecutor
//Al principio del fichero:
//import java.util.concurrent.*;
//import java.util.*;
int poolSize = 2;
int maxPoolSize = 2;
long keepAliveTime = 10;
final ArrayBlockingQueue<Runnable> queue =
new ArrayBlockingQueue<Runnable>(5);
ThreadPoolExecutor threadPool =
new ThreadPoolExecutor(poolSize,
maxPoolSize, keepAliveTime,
TimeUnit.SECONDS, queue);
Runnable myTasks[3] = ....;
// y le asignamos tareas
//Poner a ejecutar dos tareas y una que quedará en cola:
for(int i=0; i<3; i++){ threadPool.execute(task);
System.out.println("Tareas:" + queue.size());
}
//Encolar otra tarea más que declaramos aquí mismo:
threadPool.execute( new Runnable() {
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
System.out.println("i = " + i);
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException ie){ }
}
}
});
//Ejecuta las tareas que queden pero ya no acepta nuevas:
threadPool.shutdown();

Sobrecarga de ThreadPoolExecutor
class PausableThreadPoolExecutor
extends ThreadPoolExecutor {
private boolean isPaused;
private ReentrantLock pauseLock = new ReentrantLock();
private Condition unpaused = pauseLock.newCondition();
//Sobrecargamos el método:
protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {
super.beforeExecute(t, r);
pauseLock.lock(); //Sección sincronizada
try {
while (isPaused) unpaused.await(); //Bloquearlo
} catch (InterruptedException ie) {
t.interrupt();
} finally {
pauseLock.unlock();
}
}
//Nota: para pausar cada hilo el programador debe
//implementar la lógica necesaria
//Método nuevo:
public void pause() {
pauseLock.lock();
//Sección sincronizada
try {
isPaused = true;
} finally {
pauseLock.unlock();
}
}
//Método nuevo:
public void resume() {
pauseLock.lock();
//Sección sincronizada
try {
isPaused = false;
unpaused.signalAll();
//Desbloquea hilos bloqueados
} finally {
pauseLock.unlock();
}
}
}

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