PAJC

Qui trovate tutte le informazioni e il materiale del mio corso di Programmazione Avanzata Java e C.

Il corso

PAJC è un corso del secondo anno di Ingegneria Informatica: 88 ore, 40 di lezione e 48 di laboratorio.

Al termine del corso lo studente sarà in grado di progettare e realizzare applicazioni Java grafiche e distribuite, in grado di funzionare in rete: giochi interattivi, sistemi di simulazione, comunicazione. Se Java è il linguaggio con cui costruiremo sistemi complessi, il C serve a capire come quei sistemi sono realizzati a livello macchina; alla fine del corso i due mondi si toccano, con Java che chiama il C.

Si lavora con Java 21 o superiore ed Eclipse, e con C17 (gcc o clang) e Visual Studio Code. Le interfacce grafiche sono in Java Swing.

Dove sta il materiale

• Dispense: una per argomento, in PDF, escono durante il corso.
• Slide: quelle proiettate a lezione e in laboratorio, da sfogliare nel browser, in PDF o da telefono.
• Esercizi: i sorgenti Java e C degli esercizi di laboratorio, nel repository GitHub max-ai4res/pajc-lab27, aggiornato lezione per lezione.
• Modalità esame ed esiti degli appelli.

Programma Java

J1) Ripasso e Java moderno

• approccio Java alla programmazione a oggetti: classi, ereditarietà, polimorfismo, tipo statico e tipo dinamico
• interfacce come protocolli
• instanceof con pattern matching
• equals e hashCode
• enumerazioni e macchine a stati con switch expression
• collezioni: ArrayList, Set, HashMap
• gestione delle eccezioni e try-with-resources
• lettura e scrittura di file
• i tool di sviluppo: java, javac, Eclipse, git

J2) Dal nome alla funzione

• classi anonime, lambda expression, method reference
• interfacce funzionali e il catalogo di java.util.function
• le interfacce a fondo: metodi default, static e private; Comparator come modello
• classi sealed e switch esaustivo

J3) Stream

• pipeline, laziness e ordine di valutazione
• Collectors, groupingBy, reduce, flatMap, toList
• Optional

J4) Interfacce grafiche con Java Swing

• il pattern Observer e l'Event Delegation Model
• eventi semantici e di basso livello, listener
• componenti, container e layout manager
• componenti custom per composizione, eventi custom con EventListenerList
• il componente che si disegna da solo: paintComponent e le primitive grafiche
• sistemi di riferimento e trasformazioni di coordinate
• interazione con mouse e tastiera, animazioni con Timer

J5) I thread

• processi e thread; Runnable e Callable
• ExecutorService, Future, shutdown; partizionamento del lavoro
• sincronizzazione: synchronized e monitor, lock, oggetti atomici
• attività schedulate
• virtual thread
• Swing e i thread: Event Dispatch Thread, invokeLater, SwingWorker

J6) MVC

• Model-View-Controller sul codice del corso: BaseModel, PropertyChangeSupport
• eventi come record
• integrazione della comunicazione client/server nel modello MVC

J7) Espressioni regolari

• Pattern e Matcher
• integrazione con gli stream

J8) Comunicazione client/server

• l'essenziale di TCP/IP; i Socket in Java
• il server: da sequenziale a multithread a un virtual thread per client
• protocolli testuali di comunicazione
• client full-duplex a riga di comando e client grafici MVC
• HttpClient

J9) Reflection e codice a runtime

• ispezione di classi e invocazione dinamica
• compiler API: la calcolatrice che impara operatori nuovi a runtime

J10) Java e C insieme

• Foreign Function & Memory API: Java chiama il C compilato in laboratorio
• dove finisce il client/server: architetture a livelli, API, cloud

Programma C

C1) Puntatori e memoria

• puntatori: & e *, aritmetica, dualità con gli array
• stringhe
• stack e heap; passaggio dei parametri
• allocazione dinamica: malloc e free, e gli errori da evitare (leak, dangling pointer, double free)

C2) Dati e funzioni

• struct, typedef, union ed endianness, campi di bit
• puntatori a funzione e callback; qsort con il comparatore
• macro con parametri

C3) La memoria, e come funziona Java sotto

• allocazione dinamica avanzata
• il confronto con la JVM: stack per thread, heap, garbage collector
• direttive di precompilazione
• Makefile e struttura di un progetto C

C4) Strutture dati e algoritmi

• stack, code e code circolari
• liste concatenate
• ricerca sequenziale e binaria
• algoritmi di ordinamento

Laboratorio

In laboratorio si lavora a tappe: un tema proposto in step, qualche minuto di lavoro autonomo per step, poi analisi collettiva e soluzione scritta dal vivo in Eclipse, che a fine lab finisce nel repository. Sui model puri compaiono anche i test JUnit.

I filoni dell'anno: la calcolatrice, dalla riga di comando agli operatori caricati a runtime; la Dama; Mandelbrot con rendering multithread; una chat client/server con client Swing; Asteroid; e i lab in C su stack, liste e matrici.

Come scaricare e importare i progetti è spiegato nella pagina Laboratorio.