Üldteave, võimalused

Kursuses Programmeerimine II õpitakse koostama Interneti võimalusi
kasutavaid programme, vaadatakse objektorienteeritud programmeerimist ning
lahendatakse ülesandeid ja koostatakse programme nagu eelmiselgi semestril.
	Programmeerimisvõtete õppimiseks kasutatakse keelt nimega Java. Tal
on rohkem sisseehitatud võimalusi kui programmeerimise õppimiseks loodud
Pascalil, kuid range struktuuri tõttu (mis algul võibolla mõttetunagi
tundub) on võimalik tema poolt pakutavas pärast algteabe omandamist
juhtmaterjalide abil küllalt kergesti orienteeruda. Kuigi siinne kursus
püüab õpetada enam programmeerimist kui keelt (Javat kasutatakse selles
kursuses esimest korda), siis sellegipoolest tutvustatakse ka sellele
keelele iseloomulikke võimalusi nagu veatöötlus ja ja veebilehekülgede
rakendid. Algoritme ja andmestruktuure saab põhjalikumalt õppida sellel
(1999 sügis) semestril valikkursusel. 

	Java ajalugu ulatub aastasse 1990, kui teda hakati firma Sun poolt
välja töötama. Eesmärgiks oli luua vahend, mille abil saaks töötada paljud
uued erinevad protsessorid nii magnetofonides, telefoniaparaatides kui
mujal. Seni tuli iga uue protsessoritüübi puhul luua tema jaoks eraldi
programmid. Ainult vahel õnnestus teise protsessori programmi emuleerida.
Kuna protsessoritel ning nende programmidel olid sageli sees vaid temale
spetsiifilised käsud, siis tekkis nende käskude ülekandmisel raskusi.
Sooviti luua lihtne baitkood, mida oleks lihtne üle kanda. Nii saaks
üldkasutatavaid programme nagu näiteks aja väljastamist kasutada muutmata
kujul kõikjal ning vaid masinaspetsiifilised käsud tuleks eraldi luua.
Näiteks kerimine magnetofonil ning vee välja laskmine pesumasinal. 
	Kuigi uut baitkoodi on võimalik kirjutada otse või kompileerida
vajalike lihtsustuste ja laiendustega selleks teistes kõrgkeeles kirjutatud
programme, otsustati luua omaette programmeerimiskeel, mille abil oleks
lithsam kasutada uusi võimalusi. Kuna uus keel ei pea ühilduma eelnevatega,
siis saab kõrvale jätta aja jooksul ebaotstarbekaks või veaohtlikuks
osutunud kohad. Java on suure osa põhikonstruktsioone üle võtnud keelelt C,
mistõttu selle keelega tutvunutele võivad Java programmilõigud esialgu
tuttavamad tunduda. 
	Keele näiteks järgnevalt üks väike veebilehele paigutatava rakendi
kood. 

import java.awt.Graphics;
import java.awt.Color;
import java.applet.Applet;

public class Tervitus extends Applet{
 public void paint(Graphics ekraan){
   ekraan.drawString("Tere!", 60, 30);
   ekraan.setColor(Color.green);
   ekraan.drawRect(50, 20, 60, 20);
 }
}
	Käsk import ütleb programmile, kus asub vastav klass, et programm
leiaks ta kasutamise ajal üles. Lause import java.awt.Color tähendab
lihtsalt, et klass nimega Color asub paketis java.awt ning programm teab
teda siis vajaduse korral sealt otsida. See on sarnane Pascali
uses-fraasile, kus koodi algusesse "uses graph" kirjutamine lubas
joonistamisprotseduure kasutada. Pascalis lihtsalt oli kümmekond moodulit
igaühes mõnekümne alamprogrammiga, Java standardpakett sisaldab praegu ligi
tuhat klassi, igau"hes paarkümmend meetodit. Nendes orienteerumine aga
polegi lootusetu, sest klassid on jaotatud teemade järgi pakettidesse. Neid
on standardis kokku praegu umbes 50. Paketis java.awt on näiteks
joonistamise ja graafiliste komponentidega (nupud, aknad) seotud klassid. 
	Rida "public class Tervitus extends Applet" tähendab, et klass
nimega Tervitus on klassi Applet (rakend) järglane ning teda saab kõikjalt
kasutada (public). Pärimisest pikemalt klasside, isendite ja liideste
juures, kuid lihtsalt öeldes tähendab eelmine lause seda, et klass Tervitus
sisaldab kõike, mis klass Applet, lisaks sellele veel need meetodid, mis on
temas juurde või u"le defineeritud. Javas on käsusulgudeks loogelised sulud
{} nagu Pascalis begin ja end. Sulge võib teineteise sisse paigutada. Siin
näites on klassi Tervitus sulgude sees meetodi paint sulud.
	Siinses klassis Tervitus on võrreldes klassiga Applet muudetud vaid
üks meetod nimega paint. Selle meetodi kutsub rakendikäitur (veebilehel
brauser) välja siis, kui pilti on vaja üle joonistada. Näiteks juhul, kui ta
tuleb teise akna alt välja. Teiste sõnadega saadab rakendikäitur rakendile
ülejoonistamisteate. Meetod paint tahab oma parameetriks saada klassi
Graphics (või selle järglase) isendit. Rakendikäitur saadab sellele
meetodile sellise isendi, kes on võimeline ekraanile joonistama. 
	Saabuvale Graphics klassi isendile panen nimeks ekraan.
Meetodisisene on programmeerija vabal valikul, rakendikäiturile on tähtis
vaid, et tüüp oleks sobiv. "ekraan.drawString("Tere!", 60, 30)" joonistab
koordinaatidele 60, 30 alates rakendi vasakust ülemisest nurgast sõne Tere!.
Isendi või klassi nime ning meetodi nime vahele pannakse punkt, mis näitab,
et meetod kuulub tema juurde. Seejärel muudan ekraani joonistusvärvi
roheliseks (ekraan.setColor(Color.green)) ning joonistan tekstile ümber
ristküliku. Ristküliku esimesed kaks koordinaati tähistavad tema vasaku
ülemise nurga asukohta ning järgmised kaks külgede pikkusi. Sama kehtib ka
täidetud ristküliku ning ovaali (ringi) kohta. 
	Et saaks loodud programmi töö tulemusi näha, selleks tuleb ta  java
baitkoodiks kompileerida ning siis java intepretaatorit sisaldava
rakendikäituriga vaadata. Standartse java kompilaatori programmi nimi on
javac ning klassi Tervitus kompileerimiseks tuleb kirjutada javac
Tervitus.java . Kui Pascali kompilaator tegi sellise baidijada (.exe faili),
mida sai masinas kohe käivitada, siis java koodi meie masinad otse käivitada
ei suuda, temal peab vahel olema intepretaatoriks nimetatav lisaprogramm,
mis java platvormi käsud nt. Windowsi operatsioonisüsteemile mõistetavaks
tõlgib. Unixi süsteemile sobib sama baitkood, kuid tema jaoks on eraldi
intepretaator. Selline kahekordne tõlkimine nõuab enam aega, kuid võimaldab
sama programmi lasta tööle erinevatel operatsioonisüsteemidel. Ka näiteks
Basicu või Perli programmi saab lasta tõlkida mitme operatsioonisüsteemi
intepretaatoril, kuid Javast on nad märgatavalt aeglasemad, sest korralikult
optimiseeritud baitkoodi on vastava masina käsustikuks tõlkida tunduvalt
kiirem kui programmeerija kirjutatud teksti. Sellegipoolest on Java programm
erinevates olukordades ja hinnagutel 20% kuni 20 korda aeglasem Pascalis või
C-s kirjutatud ja vastava operatsioonisüsteemi jaoks kompileeritud
programmist. Märgatava aja võtab intepretaatori käivitamine, samuti võib
lihtsate käskude tõlkimine enam aega võtta kui nende täitmine. Samas aga
kasutaja õnneks toimuvad aeganõudvad operatsioonid sageli ajal, kui arvuti
muidu nagunii kasutajapoolset teadet (näiteks klahvivajutust) ootaks.
Viimistletud tervikoperatsioonid, mille taga kasutaja sageli ootama peab,
näiteks akna avamine, võtavad Javas ainult natukene rohkem aega kui
operatsioonisüsteemispetsiifilistes programmides. Samuti on sisse viidud
"sisemine" kompilaator, mis enne programmi käivitamist tõlgib ta vastavale
operatsioonisüsteemile sobivaks masinkoodiks ning nii ei kulu enam töötamise
ajal aega interpreteerimisele. 
	Suur osa Java programme aeglustavatest põhjustest oleksid vajalikud
muus keeles korralikult kirjutatavasse programmi nagunii sisse kirjutada.
Java kompilaator paneb nad lihtsalt automaatselt sisse. Nii tuleb ka muidu
kontrollida, et kasutaja sisestatud andmed sobiksid, et programmi kood on
õigesti sisse loetud, et mittevajalikud andmed enam mälu ei raiskaks, et
programm operatsioonisüsteemile liiga ei teeks. Muidu saab näiteks mälu
vabastamise mõnikord välja jätta, lootuses, et ka koos "surnud" andmetega ei
ületata programmile eraldatud mälu mahtu ning lastes selle võrra kiiremini
töötada, kuid Java kontrollib ikka üle, et kusagil midagi "ripakile" pole
jäänud. Ka pole näiteks siinkirjutajal veel kunagi juhtunud, et Java
programm kogu operatsioonisüsteemi kinni külmutaks. 
	Nagu eespool kirjas, võttis Java suure osa põhikonstruktsioone üle
keelelt C, jättes samas kasutamata vahendid, milleta läbi saab ja mis
kirjutamise keerulisemaks või veaohtlikumaks teevad. Välja jäeti "null
terminated string", mille vääral kasutamisel võis valedesse
mälupiirkondadesse sattuda. Ka pole Javas viita mäluaadressile. Siin pole
üldse standardvahenditega võimalik otse masina mäluga tegelda, mis välistab
suures osas võimaluse masinale või teistele programmidele kurja teha. Osuti
isendile aga annab paljus samad võimalused mis viit. Vaid mäluaadressi
asemel on objekti number tabelis. Klassid on nii kirjetüüpide kui
objektitüüpide eest. Lihtsalt  meetodeid võib kasutaja sinna soovi korral
lisada või mitte. 
	Võrguprogrammeerimine pole Java eriomadus, kuid juba tema loomisel
on arvestatud võimaluse ja vajadusega luua arvutivõrgus töötavaid programme.
Ta abil saab luua nii serveri- kui kliendiprogramme. Saab luua näiteks www
serveri  brauseritele HTML-lehekülgede saatmiseks kui ka mitme
paralleelkasutajatega andmebaasi, jututoa või üle võrgu mängitava mängu. 
	Iseseisvalt arvutis jooksvad programmid suudavad kasutajale pakkuda
samasuguseid võimalusi nagu igas muus keeles kirjutatud programmid. Rakendid
on mõeldud käivitamiseks teise programmi (näiteks brauseri) sees ning temal
on peal turvapiirangud. Rakendeid võib näiteks lasta sirvijal julgelt
Internetist kohale laadida ja käivitada, ilma et peaks muretsema, et see
kuidagi kohalikule masinale kahju saaks teha. Ta ei tohi trükkida ning ei
pääse ka kohalikkudele failidele ligi ega suuda ise midagi kettale
kirjutada. 
	Kuna tegemist on suhteliselt uue programmerimiskeelega, siis tema
võimalusi täiendatakse pidevalt ja märgatavalt. Algselt 1995.a. paiku
avaldatud versioonis oli kuus paketti klasse arvutamiseks, süsteemiga
suhtlemiseks ja ekraanil kujutamiseks. Pideva täiendamise tõttu on
ettevalmistatud võimaluste arv nelja aastaga peaaegu kümnekordistunud
andmebaasiühenduse, komponenttehnoloogia ning laiendatud graafikavõimaluste
abil, kuid keele kallal töötatakse ikka veel ning valmimas on lisavahendid
kolme mõõtme lihtsamaks kujutamiseks, abiteegid vaegkuuljatele ning
vaegnägijatele. Standardpaketi abil on võimalik esialgu mängida vaid
ettevalmistatud au-formaadis faile, kuid valmimas on suuremad helivõimalused
ja kõnesünteesipakett. Ka töötavad töörühmad Internetitelefoni ning parema
kirjasaatmispaketi kallal. Pidevalt kasvades ja arenedes on keelel muidugi
oht paisuda suureks ja raskesti haaratavaks, nagu juhtus juhtivaks
programmeerimiskeeleks pürginud PL/1 ga ning praegugi on valmis meetodeid
ligi kakskümmend tuhat. Kuid nii nagu on igas keeles mõnisada tuhat sõna ja
hädapärased jutud suudame ajada vähem kui tuhande sõnaga, ei tasu ka
programmeerimiskeele puhul lasta end heidutada suurtest sõnade hulgast ning
lihtsamate programmide juures suudame hakkama saada mõne klassi ning
mõneteistkümne meetodiga. Kui üldpõhimõtted on selged, saab üksikuid
käsklusi alati manuaalist juurde vaadata. 
	Kokkuvõtteks. Sellel semestril käsitletakse Java keele kaudu
objektorienteeritud programmeerimist ja võrguprogrammeerimise võimalusi.
Java baitkood koosneb lihtsalt erinevatele protsessoritele tõlgitavatest
käskudest ning vajab käivitamiseks intepretaatorit. Java
programmeerimiskeele loomisel on võetud aluseks keel C (ja C++), püüdes
sealsetest kogemustest õppides muuta Java keel kergemini õpitavaks ning vead
programmi seest kergemini leitavaks.