Методичка java. Методичка По Шаблонам Java. Практикум для студентов, обучающихся по направлению подготовки 09. 03. 04 Программная инженерия

• Название: Практикум для студентов, обучающихся по направлению подготовки 09. 03. 04 Программная инженерия
• Анкор: Методичка java
• Дата: 18.05.2023
• Размер: 1.94 Mb.
• Имя файла: Методичка По Шаблонам Java.pdf
• Тип: Практикум; #1142180
• страница: 1 из 5

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МИРЭА – РОССИЙСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Н.В. СТРОГАНКОВА, К.В. КАСЬЯНЕНКО, А.В. ХОЗЯИНОВ,
О.В. СОБОЛЕВ
ШАБЛОНЫ ПРОГРАММНЫХ ПЛАТФОРМ
ЯЗЫКА JAVA
Практикум для студентов, обучающихся по направлению подготовки
09.03.04 «Программная инженерия»
Москва – 2021

УДК 532.78:548.5
ББК 22.317
И20
Строганкова Н.В. Шаблоны программных платформ языка Java [Электронный ресурс]: практикум / Строганкова Н.В., Касьяненко К.В., Хозяинов А.В., Соболев О.В.– М.:
МИРЭА – Российский технологический университет (РТУ МИРЭА), 2021. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).
Разработан в помощь студентам, выполняющим практические работы по дисциплине «Шаблоны программных платформ языка Java». В состав практикума входят: использование шаблонов проектирования в клиент-серверных приложениях.
Предназначено для студентов бакалавриата 2 курса направления подготовки
09.03.04 «Программная инженерия».
В состав практикума входят: цель работы; задачи для достижения поставленной цели; описание выполнения практической работы; ожидаемые результаты и форма их представления к защите.
Практикум издается в авторской редакции.
Авторский коллектив: Строганкова Наталья Владимировна, Касьяненко Константин
Владимирович, Хозяинов Артем Владимирович, Соболев Олег Вадимович.
Рецензент:
Петров Андрей Борисович, доктор технических наук, профессор кафедры корпоративных информационных систем РТУ МИРЭА
Минимальный системные требования:
Поддерживаемые ОС: Windows 2000 и выше.
Память: ОЗУ 256МБ.
Жесткий диск: 120 Мб.
Устройства ввода: клавиатура, мышь, скрин.
Дополнительные программные средства: Программа Adobe Reader.
Подписано к использованию по решению Редакционно-издательского совета МИРЭА – Российского технологического университета от ___ _____________ 2021 г.
Объем: ___ Мб
Тираж 10
ISBN _____________________
© Н.В. Строганкова, К.В. Касьяненко,
А.В. Хозяинов, О.В. Соболев, 2021
© МИРЭА – Российский технологический университет, 2021

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................ 4 1. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1 .................................................................. 5 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2 ................................................................ 10 3. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3 ................................................................ 15 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4 ................................................................ 20 5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5 ................................................................ 24 6. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 6 ................................................................ 26 7. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 7 ................................................................ 29 8. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 8 ................................................................ 33 9. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 9 ................................................................ 39 10. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 10 ............................................................ 44 11. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 11 ............................................................ 52 12. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 12 ............................................................ 53 13. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 13 ............................................................ 55 14. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 14 ............................................................ 57 15. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 15 ............................................................ 61 16. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 16 ............................................................ 67 17. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 17 ............................................................ 71 18. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 18 ............................................................ 73 19. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 19 ............................................................ 77 20. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 20 ............................................................ 80 21. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 21 ............................................................ 83 22. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 22 ............................................................ 85 23. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 23 ............................................................ 86 24. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 24 ............................................................ 90 25. ОПИСАНИЕ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ ..................................................... 94 26. ЗАЩИТА ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ ....................................................... 95
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ ........................................................................... 96
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ............................................................. 97

ВВЕДЕНИЕ
Данный практикум разработан к практическим работам в рамках дисциплины «Шаблоны программных платформ языка Java» для студентов- бакалавров направления 09.03.04 «Программная инженерия».
Цель курса:
– ознакомление студентов с основными технологиями, необходимыми для создания клиент-серверных приложений;
– изучение фреймворка Spring и работы с ним;
– предоставление теоретической базы для выполнения практических работ.
Данный практикум позволяет на практике разобраться с шаблонами проектирования, использованием шаблонов проектирования в клиент- серверных приложениях. В качестве основного языка программирования выбран язык Java. Также в практических работах будет использоваться фреймворк Spring, ORM библиотека Hibernate.
Практикум разработан к 24 практическим работам, в результате выполнения которых студенты смогут овладеть навыками использования шаблонов проектирования на языке Java. Каждая практическая работа рассчитана на выполнение одним студентом. Некоторые практические работы содержат варианты заданий, которые нужно выбрать в соответствие с порядковым номером студента в группе.

1. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1
Цель работы
Знакомство со встроенными функциональными интерфейсами Java.
Возможности Java 8. Лямбда-выражения. Области действия, замыкания.
Предикаты. Функции. Компараторы.
1.1. Теоретическая часть
Версия Java 8 привнесла огромные изменения в язык, и самым важным является появление функциональной парадигмы в Java. Начнем с того, что же такое функциональное программирование.
Наиболее привычным является императивное программирование, в котором программирование происходит путем описания последовательности инструкций, идущих друг за другом, которые требуется выполнить для достижения требуемого результата. Но также существует декларативное
программирование, в котором описываются не действия для получения результата, а сам результат – программист описывает только требования, которым должен удовлетворять результат. Самым простым примером декларативного программирования является использование языка SQL: select * from users where age > 20;
Функциональное программирование является подтипом декларативного программирования. Оно основано на использовании функций как основных строительных блоков построения приложения. В Java функциональное программирование, в первую очередь, реализовано с использованием функциональных интерфейсов. Функциональный интерфейс – интерфейс с одним и только одним абстрактным методом. Они помечаются аннотацией
FunctionalInterface, при помощи которой компилятор не допустит интерфейсы с более чем одним абстрактным методом.
@FunctionalInterface public interface Summator {
T sum(T elem1, T elem2);

}
Если в каком-то методе функциональный интерфейс передан как параметр, то вместо его реализации можно использовать лямбда-функцию, что заметно упрощает код, делает его более читаемым.
Лямбда функция – блок кода, описывающий функцию интерфейса, некий аналог анонимного класса, только для функциональных интерфейсов.
Ниже приведен пример реализации интерфейса Summator с использованием лямбды:
Summator summator = (a, b) -> a + b;
Однако, если будет использоваться внешний объект в лямбда выражении, то в таком случае ссылка должна быть или final или effectively final (может не помечаться как final, но обязана не изменяться (не должно нигде происходить присвоения ссылки новому значению)):
Integer c = 40;
Summator summator = (a, b) -> a + b + c;
System.out.println(summator.sum(1, 3));
При этом, если попытаться изменить значение переменной c, то получим ошибку:
Integer c = 40;
Summator summator = (a, b) -> a + b + c; c = 11;
System.out.println(summator.sum(1, 3));
Ошибка: java: local variables referenced from a lambda expression must be final or effectively final
В Java 8 было добавлено большое количество стандартных функциональных интерфейсов. Например, Predicate, получающий на вход какой-то объект и возвращающий boolean:
@FunctionalInterface public interface Predicate { boolean test(T t);
}

Predicate можно передавать как параметр в какие-то методы, например, для фильтрации объектов. Еще одним стандартным интерфейсов является
Function:
@FunctionalInterface public interface Function {
R apply(T t);
}
Отлично подойдет для преобразования одного объекта в другой.
Comparator используется для сравнения двух объектов одного типа:
@FunctionalInterface public interface Comparator { int compare(T o1, T o2);
}
Еще одно удобство использования функциональных интерфейсов – возможность передачи метода или конструктора в качестве аргумента:
Summator sum = Integer::sum;
Integer result = sum.sum(1,2);
System.out.println(result);
Отдельно в вакууме стандартные функциональные интерфейсы не кажутся очень полезными, но их использование для создания каких-то других классов с дополнительной логикой значительно упрощает код. Удобство использования стандартных функциональных интерфейсов вы увидите в следующей практической работе – «Работа со Stream API в Java 8».
1.2. Варианты индивидуального задания
1) Имплементировать интерфейс Function, получающий на вход массив чисел (каждое число может быть значением от 0 до 9) и возвращающий строку
– наименьшее число, которое возможно собрать из данных чисел, используя цифры только один раз (игнорируя дубликаты). Пример: minValue ({1, 3, 1}) ==> return (13)

2) Имплементировать интерфейс Function, получающий на вход массив студентов и возвращающий сгруппированных по группе студентов
(
Map>
).
3) Имплементировать интерфейс Function, получающий на вход массив строк и возвращающий массив отзеркаленных строк.
4) Имплементировать интерфейс Function, получающий на вход пару чисел и возвращающий наибольший общий делитель.
5) Имплементировать интерфейс Comparator, сравнивающий две строки по сумме всех чисел, представленных в строке.
6) Имплементировать интерфейс Comparator, сравнивающий двух студентов по набранным за семестр баллов.
7) Имплементировать интерфейс Comparator, сравнивающий два числа по модулю.
8) Имплементировать интерфейс Comparator, сравнивающий два массива с одинаковыми типами элементов по количеству элементов в данных массивах.
9) Имплементировать интерфейс Predicate, определяющий, является ли данная строка PIN-кодом (содержит ровно 4 цифры или 6 цифр).
10) Имплементировать интерфейс Predicate, определяющий, является ли данная строка email-адресом, используя регулярное выражение.
11) Имплементировать интерфейс Predicate, определяющий, является ли число степенью двойки.
12) Имплементировать интерфейс Predicate, определяющий, содержит ли массив студентов студента с максимальным количеством баллов
(максимальное значение – 100).
13) Имплементировать интерфейс Consumer, принимающий на вход строку, заменяющий каждый третий символ строки на такой же символ в верхнем регистре и выводящий в консоль результат.

14) Имплементировать интерфейс Consumer, принимающий на вход массив строк и выводящий в консоль строку с наибольшим количеством уникальных символов.
15) Имплементировать интерфейс Consumer, принимающий на вход массив чисел и выводящий в консоль в порядке возрастания.

2. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2
Цель работы
Работа со Stream API в Java 8.
2.1. Теоретическая часть
В Java 8 был добавлен новый способ взаимодействия с некими коллекциями объектов – Stream API. В первую очередь, Stream стоит воспринимать именно как поток неких объектов, который можно так или иначе изменять. Особенности Stream:
– потоки не являются структурой данных, не хранит элементы;
– потоки не изменяют начальную структуру данных, а лишь возвращают результат в виде потока новых данных;
– нетерминальные операции в потоках являются «ленивыми», то есть запускаются только по требованию при запуске терминальных операций.
Нетерминальные операции, или промежуточные – те операции, которые возвращают трансформированный поток данных, терминальные операции возвращают конечный результат и фактически завершают поток. Пример создания потока:
Stream stream = Stream.of(1, 2, 3);
Ниже перечислены некоторые виды нетерминальных и терминальных операций с их описанием.
Нетерминальные операции:
– sorted() – сортирует поток. Может быть передана реализация интерфейса Comparator для сортировки;
– filter(Predicate predicate ) – фильтрует элементы потока в соответствии с реализацией Predicate;
– map(Function mapper) – трансформирует объекты потока;
– distinct() – убирает дубликаты;
– skip(long n) – пропускает первые n элементов;

– Stream flatMap(FunctionR>> mapper) – превращает один объект в поток, затем все потоки конкатенирует.
Терминальные операции:
– forEach(Consumer action) – выполняет какую-то операцию для каждого элемента;
– reduce(BinaryOperator accumulator) – аккумулирует все объекты в один, по очереди применяя ее к парам из элементов, затем также к результату операции и следующему элементу, и так далее по всем элементам, получая в итоге один результат. Самый простой пример для понимания – нахождение суммы:
Optional sum = Stream.of(1, 2, 3).reduce((a, b) -> a + b);
– min(Comparator comparator) – находит минимальный элемент с использованием Comparator;
– count() – возвращает количество элементов;
– findFirst() – возвращает первый элемент.
Конечно же, Stream имеет много больше различных операций, здесь перечислены только самые базовые операции.
В Java 8 потоки не могут быть использованы повторно. После вызова любого терминального метода поток завершается:
Stream stream = Stream.of(1, 2, 3); stream.forEach((a) -> {}); stream.findFirst();
Ошибка:
Exception in thread "main" java.lang.IllegalStateException: stream has already been operated upon or closed
Пример использования потоков
Например, дан список строк, нужно отфильтровать все строки длиной больше 10 и отсортировать по длине строки. Для начала следует создать список, заполнить его данными и получить из него поток:

List input = new ArrayList<>(); input.add("My"); input.add("Authors"); input.add("Haruki Murakami"); input.add("Franz Kafka"); input.add("Charles Bukowski");
Stream stream = input.stream();
Затем отфильтровать, отсортировать по длине и вывести результат в консоль: stream.filter(str -> str.length() > 10)
.sorted(Comparator.comparingInt(String::length))
.forEach(System.out::println);
В итоге получим такой результат (рисунок 1):
Рисунок 1 – Результат выполнения примера использования потоков
Для лучшего изучения потоков и функционального программирования в Java рекомендуется прочитать книгу «Functional Interfaces in Java»
Ralph Lecessi
(https://www.amazon.com/Functional-Interfaces-Java-
Fundamentals-Examples-ebook/dp/B07NRHQSCW).
2.2. Задание
В ходе выполнения практической работы должно быть реализовано:
1) класс Human (int age, String firstName, String lastName, LocalDate birthDate, int weight);
2) приложение, которое создает список из объектов класса Human, а затем производит действия в соответствии с вариантом индивидуального задания (список после каждого этапа должен выводиться в консоль).

Все действия должны производиться только с использованием Stream
API.
Индивидуальное задание должно быть оформлено в отдельном проекте.
Для проверки работоспособности выполненного индивидуального задания следует использовать отдельный класс с методом main.
2.3. Варианты индивидуального задания
1) Сортировка по имени, фильтрация по дате рождения большей, чем 24 июня 2000, сортировка по фамилии, нахождение суммы всех возрастов.
2) Сортировка по дате рождения, фильтрация по возрасту меньше, чем
50, сортировка по весу, конкатенация всех имен в одну большую строку через пробел.
3) Сортировка по весу в обратном порядке, фильтрация по фамилии не
Иванов, сортировка по возрасту, произведение всех возрастов.
4) Сортировка по второй букве имени, фильтрация по весу кратно 10, сортировка по произведению веса на возраст, произведение всех весов.
5) Сортировка по возрасту в обратном порядке, фильтрация по имени
«начинается с А», сортировка по дате рождения, расчет среднего веса.
6) Уменьшение веса каждого объекта на 5, фильтрация по дате рождения меньшей, чем 3 февраля 1999, конкатенация фамилий в строку через пробел.
7) Выбор первых 5 элементов списка, сортировка по дате рождения от старых к новым, фильтрация по весу меньше, чем 60, вывод имени и фамилии через пробел.
8) Фильтрация по возрасту больше чем 20, сортировка по последней букве имени, увеличение возраста каждого на 3, вычисление среднего возраста всех элементов.
9) Фильтрация по признаку «вес больше, чем возраст», сортировка по фамилии в обратном порядке, сумма всех весов.

10) Сортировка по второй букве имени в обратном порядке, фильтрация по весу больше, чем 60, сортировка по возрасту, произведение всех возрастов
11) Сортировка по имени в обратном порядке, фильтрация по возрасту больше, чем 20, выбор первых 3 элементов списка, конкатенация имен в строку через пробел.
12) Сортировка по последней букве фамилии, фильтрация по признаку
«возраст больше, чем вес», сортировка по дате рождения, произведение всех возрастов.
13) Сортировка по возрасту, фильтрация по возрасту меньше, чем 20, фильтрация по имени «содержит ‘е’», конкатенация первых букв имен.
14) Сортировка по сумме веса и возраста, фильтрация по весу кратно 5, выбор первых четырёх элементов, конкатенация имён через пробел.
15) Увеличение веса каждого объекта на 3, сортировка по весу в обратном порядке, фильтрация по дате рождения меньшей, чем 01.01.2000, сумма всех весов.