Teória 16: Budovanie Java aplikácií¶

Doteraz sme pri tvorbe Java aplikácií používali výhradne IDE rozhranie IntelliJ IDEA. Toto IDE nám veľa vecí uľahčuje, ale je dobré poznať, aký je proces vytvárania Java aplikácií mimo tohto prostredia.

Proces budovania Java aplikácií zahŕňa tieto kroky:

Písanie zdrojového kódu - .java súbory
Kompilácia do bajtkódu - .class súbory
Spustenie programu - pomocou Java Virtual Machine

Písanie zdrojového kódu¶

Zdrojový kód programu sa píše so textových súborov s príponou .java. Každý kus Java kódu musí byť v nejakej triede. Každá verejná trieda musí byť napísaná v samostatnom .java súbore s rovnakým názvom, ako je daná trieda.

Zdrojové súbory sú uložené v priečinkoch podľa toho, v akom balíku sa nachádzajú triedy. Všetky zdrojové súbory zvyknú byť v spoločnom adresári, napr. s názvom src.

Zdrojové dáta¶

Okrem zdrojových súborov s Java kódom máme často aj ďalšie súbory, ktoré sú súčasťou aplikácie. Ide napr. o ikonky, obrázky, textové súbory a iné. Tieto súbory zvyčajne označujeme pojmom assets alebo resources, a v projekte sú uložené vo svojom vlastnom priečinku.

Označenie zdrojových adresárov v IntelliJ IDEA¶

Aby IDE nástroj vedel, v ktorom adresári v našom projekte máme súbory so zdrojovým kódom, je potrebné tento adresár vhodne označkovať. V IntelliJ IDEA to urobíme v lište Project pravým kliknutím na daný adresár a výberom možnosti Mark Directory As - Sources Root

Podobným spôsobom vieme označkovať aj adresár so zdrojovým dátami, pričom vyberieme možnosť Mark Directory As - Resources Root

Kompilácia¶

Súbory so zdrojovým kódom sa nedajú spustiť priamo a sú potrebné ďalšie kroky. Najprv je potrebné zdrojové súbory skompilovať do bajtkódu, čo je typ strojového kódu, ktorému rozumie Java Virtual Machine, ktorý spúšťa Java programy.

Každý .java súbor je potrebné skompilovať a výsledkom je súbor s príponou .class. Každá skompilovaná Java trieda má svoj vlastný .class súbor. Tieto skompilované súbory sú uložené v priečinkoch podľa svojich balíkov, podobne ako to bolo aj so zdrojovými súbormi.

Na kompiláciu zdrojového .java súboru sa používa nástroj javac. Základné použitie je javac NazovTriedy.java, kedy sa skompiluje jeden zdrojový súbor a vytvorí sa skompilovaný súbor NazovTriedy.class

Väčšinou však máme viacero súborov, ktoré potrebujeme skompilovať a výsledné súbory chceme dať to samostatného adresára. V takomto prípade vieme použiť napr. javac -d out -sourcepath src src/sk/spse/aplikacia/Main.java, kedy špecifikujeme priečinok, kde sa majú uložiť skompilované súbory (-d), v ktorom priečinku sa nachádzajú zdrojové súbory (-sourcepath) a ktorý súbor obsahuje hlavnú triedu programu. Kompilátor následne skompiluje všetky zdrojové súbory potrebné pre spustenie aplikácie.

Takúto manuálnu kompiláciu však nerobíme takmer nikdy sami a namiesto toho používame IDE, ktoré nám kompiluje zdrojové súbory automaticky. V IDE nástroji IntelliJ IDEA vieme skompilované súbory nájsť v priečinku out/production alebo target/classes, podľa toho, ako máme projekt nakonfugirovaný.

Spustenie programu¶

Pre samotné spustenie programu potrebujeme vedieť 2 veci:

Kde sa nachádzajú všetky potrebné skompilované .class súbory
Ako sa volá hlavná trieda programu, ktorá obsahuje metódu main

Keďže triedy môžu byť v roznych adresároch a nie vždy ich máme všetky v jednom spoločnom adresári, je potrebné dať dokopy zoznam priečinkov, v ktorých má Java hľadať .class súbory s našimi triedami. Takýto zoznam ciest sa v Jave volá classpath. Do classpath sa uvádza vždy iba koreňový adresár (napr. src), podadresáre balíkov sa neuvádzajú.

Classpath je cesta, kde JVM alebo kompilátor hľadá triedy (.class súbory) a knižnice (JAR súbory). Ak máme priečinkov so zdrojovými súbormi viacero, pri písani classpath ich vo Windowse oddelíme bodkočiarkou ; alebo v Linuxe ich oddeľujeme dvojbodkou :. Príklad src;src-other;external/src

Spustenie programu realizujeme pomocou príkazu java. Základné použitie je java -cp <classpath> <hlavna_trieda>. Príklad: java -cp out sk.spse.aplikacia.Main

JAR archív¶

Ak chceme našu aplikáciu začať používať, nie je dobré mať ju rozlezenú po desiatkach priečinkov a po všelijakých .class súboroch. V Jave vieme všetky potrebné súbory zabaliť do jedného archívu a ten bude predstavovať našu výslednú aplikáciu.

Takých archív so skompilovanými súbormi sa v Jave volá JAR. JAR archív je súbor s príponou .jar a obsahuje všetky skompilované súbory tried a taktiež aj súbory so zdrojovými dátami (obrázky, text, dáta). Do tohto archívu je tiež možné vložiť zdrojové súbory alebo dokumentáciu.

Informáciu o tom, ktorá trieda je hlavná trieda aplikácie je taktiež možné vložiť to JAR archívu. Robí sa to vytvorením súboru META-INF/MANIFEST.MF do ktorého uvedieme názov hlavnej triedy.

Na vytvorenie JAR archívu vieme použiť program jar. Príklad použitia: jar cfm app.jar manifest.txt -C out.

Spustenie JAR balíkov¶

Ak máme Java program zabalený vo forme JAR archívu, vieme ho spusiť pomocou príkazu java. Namiesto classpathu uvedieme cestu k .jar archívu. Príklad java -jar app.jar

Java Knižnice¶

Niekedy výsledkom nášho projektu nie je spustiteľný program, ale knižnica tried, ktoré ponúkame ostatným programátorom na použitie vo ich projektoch. V takomto prípade je ideálne naše triedy zabaliť do JAR archívu. Tento JAR archív nemusí mať hlavnú triedu, nemusí byť spustiteľný. Dôležité je, že všetko potrebné bude v jednom archíve a ten vieme jednoducho distribuovať.

Ak chceme použiť triedy z JAR archívu v našom programe, je potrebné ich pridať na classpath. To sa robí jednoducho tak, že namiesto cesty k priečinku uvedieme cestu k JAR archívu.

Príklad použitie knižnice tried z archívu kniznica.jar: java -cp src:kniznica.jar sk.spse.aplikacia.Main

Budovanie Java aplikácií pomocou IntelliJ IDEA¶

Použitie nástroja IDE nám výrazne uľahčí všetky procesy popísané vyššie. Ak v nástroji IDEA spustíme projekt, nástroj nám sám skompiluje všetky potrebné súbory a potom spustí hlavnú triedu.

Pomocou IDEA vieme aj jednoducho vytvoriť JAR archív. Robí sa to v časti File - Project Structure, kde potom v sekcii Artifacts vieme pridať nový JAR artefakt. Ak to urobíme, IDEA nám pri každom builde vytvorí JAR archív. Build projektu vieme spustiť pomocou Build - Build Project, alebo CTRL-F9. Výsledný JAR archív potom nájdeme v priečincku out/artifacts.

Zhrnutie teórie¶

Poznámky do zošita

V zošite je potrebné mať napísané aspoň tieto poznámky:

Budovanie Java aplikácií

1. Písanie zdrojového kódu - .java súbory
2. Kompilácia do bajtkódu - .class súbory - nástroj javac
3. Spustenie programu - pomocou Java Virtual Machine - nástroj java

Písanie zdrojového kódu

Každá verejná trieda je v samostatnom .java súbore
Zdrojové súbory sú v priečinkoch podľa ich balíkov
Ostatné potrebné súboru - zdrojové dáta zvyčajne označujeme pojmom assets alebo resources, 
majú vlastný priečinok
V IntelliJ označíme zdrojové adresáre pomocou pravého tlačítka a Mark Directory As

Kompilácia

Zdrojové súbory sa kompilujú do bajtkódu, ktorému rozumie Java Virtual Machine
Každá skompilovaná trieda má svoj vlastný .class súbor v priečinkoch podľa balíkov
javac NazovTriedy.java - kompilácia jedného súboru
javac -d out -sourcepath src src/sk/spse/aplikacia/Main.java - kompilácia projektu
Na kompiláciu väčšinou používame IDE, skompilované súbory sú v out/production alebo 
target/classes, podľa konfigurácie

Spustenie programu

Potrebujeme vedieť kde sú skompilované .class súbory a ako sa volá hlavná trieda programu
Zoznam ciest k zdrojovým súborom sa v Jave volá classpath. 
Do classpath sa uvádza vždy iba koreňový adresár (napr. src), podadresáre balíkov sa neuvádzajú.
Viacero ciest oddelíme bodkočiarkou ; alebo v Linuxe ich oddeľujeme dvojbodkou :
Príklad classpath: src;src-other;external/src
Spustenie programu realizujeme pomocou príkazu java
Základné použitie: java -cp <classpath> <hlavna_trieda>
Príklad: java -cp out sk.spse.aplikacia.Main

JAR archív

JAR archív je súbor s príponou .jar a obsahuje všetky skompilované súbory tried a taktiež
aj súbory so zdrojovými dátami
Názov hlavnej triedy dáme do súboru manifest.txt (MANIFEST.MF)
Príklad vytvorenia pomocou nástroja jar: jar cfm app.jar manifest.txt -C out
Spustenie programu s JAR archívu: java -jar app.jar
Triedy z JAR archívu vieme pridať na classpath a použiť v inom programe
Príklad: java -cp src:kniznica.jar sk.spse.aplikacia.Main
Vtedy používame JAR archív ako knižnicu - zdroj tried, nespúšťame ho

V IDEA vytvoríme JAR v časti File - Project Structure, Artifacts, kde pridáme JAR artefakt
Po zbuildovaní projektu nájdeme JAR archív v priečincku out/artifacts

Skúšanie a kontrola vedomostí

Na ďalšej hodine budeme kontrolovať nasledovné veci:

Zapísané poznámky z hodiny vo vašom zošite

Okruhy otázok na test:

názvy nástrojov na kompiláciu, spúšťanie programov a vytváranie JAR archívu
Rozdiel medzi .java a .class súborom
Čo je classpath
Na čo slúži JAR archív