Программа курса

«Объектно-ориентированное программирование»

ФИТ, 2 курс

3 семестр

Объектно-ориентированная модель

1. Основные принципы объектно-ориентированного программирования (4 часа)

1.1. Эволюция методологий программирования

1.1.1. Начало начал, или первое поколение языков программирования.

1.1.2. Развитие алгоритмических абстракций, или второе поколение языков программирования.

1.1.3. Модуль как единица построения программных систем, третье поколение языков программирования.

1.1.4. Зарождение объектной модели, четвертое поколение языков программирования.

1.1.5. Объектные языки программирования, объектно-ориентированные языки программирования, объектно-ориентированный анализ, дизайн и проектирование.

1.1.6. Парадигмы программирования.

1.2. Составные части объектного подхода

1.2.1. Абстрагирование

1.2.2. Инкапсуляция

1.2.3. Модульность

1.2.4. Иерархия

1.2.5. Типизация

1.2.6. Параллелизм

1.2.7. Сохраняемость

2. Объектно-ориентированная модель (2 часа)

2.1. Понятие объекта

2.2. Свойства, присущие объектам

2.2.1. Состояние

2.2.2. Поведение

2.2.3. Идентичность

2.3. Отношения между объектами

2.3.1. Типы отношений

2.3.2. Связь (ассоциация)

2.3.3. Агрегация

3. Классы (2 часа)

3.1. Природа классов.

3.2. UML – унифицированный язык моделирования. Четырехуровневая метамодель MOF

3.3. Отношения между классами.

3.3.1. Типы отношений

3.3.2. Ассоциация

3.3.3. Агрегация, Композиция.

3.3.4. Использование

3.3.5. Наследование

3.3.6. Инстанцирование

3.4. Отношения между классами и объектами

Инструментальные средства ООП языка программирования C++

4. Основные алгоритмические отличия C++ от C (2 часа)

4.1. Использование ссылок. Передача аргументов функции по ссылке.

4.2. Использование констант.

4.3. Логические тип и перечисления.

4.4. Операторы управления динамической памятью, инициализация массивов.

4.5. Структура программы, раздельная компиляция и особенности использования статической памяти.

4.6. Функциональный полиморфизм.

4.7. Пространства имен и исключения (краткий обзор)

4.8. Библиотека ввода вывода (краткий обзор iostream)

5. Средства объектного программирования языка C++ (6 часов)

5.1. Представление объектов и классов.

5.1.1. Реализация поведения объектов на примере добавления функций—членов в структуры. Структура как вырожденный класс.

5.1.2. Структура объявления класса.

5.1.3. Доступ к членам класса.

5.1.4. Поля данных класса как механизм реализации состояния объекта.

5.1.5. Функции члены класса как механизм реализации поведения объекта.

5.1.6. Спецификаторы доступа для обеспечения инкапсуляции.

5.1.7. Средства управления жизнью объекта. Конструирование и уничтожение объектов и массивов объектов.

5.1.8. Особенности использования конструктора копии, конструктора по умолчанию, оператора присваивания.

5.1.9. Описание селекторов и модификаторов.

5.1.10. Перегрузка операторов C++ как реализация поведения с предопределенным смыслом.

5.1.11. Дружественность как механизм нарушения инкапсуляции. Достоинства и недостатки механизма дружественности.

5.1.12. Статические поля и методы классов. Инициализация статических полей.

5.2. Реализация отношений между объектами и классами

5.2.1. Ассоциация и агрегация объектов и классов. Зависимость по времени жизни.

5.2.2. Использование и зависимость от интерфейсов.

5.2.3. Объекты при передаче параметров и возврате из методов.

5.2.4. Варианты реализации отношения клиент-сервер.

5.2.5. Внутренние классы.

6. Средства объектно-ориентированного программирования С++ (7 часов)

6.1. Наследование как средство организации иерархий классов. Принцип замещения Лисковой.

6.2. Одиночное наследование.

6.2.1. Понятие производного класса.

6.2.2. Управление доступом в производных классах.

6.2.3. Конструкторы и деструкторы, совмещение имен методов при наследовании, иерархии.

6.2.4. Абстрактные классы и виртуальные функции.

6.2.5. Виртуальный полиморфизм.

6.2.6. Информация о типе на этапе выполнения. RTTI.

6.3. Множественное наследование

6.3.1. Проблема множественного наследования. Виртуальное наследование как средство разрешения коллизий.

6.3.2. Порядок вызовов конструкторов и деструкторов при множественном наследовании.

6.3.3. Чистые виртуальные классы, понятие интерфейса.

6.3.4. Принципы дизайна иерархий классов. OCP, DIP, ISP.

6.4. Пространства имен.

6.4.1. Пространства имен как средство реализации модульности.

6.4.2. Поиск имен и разрешение конфликтов.

6.4.3. Объединение пространств имен.

6.4.4. Принципы дизайна пакетов.

6.5. Обработка исключений.

6.5.1. Обработка ошибок.

6.5.2. Группировка и перехват исключений.

6.5.3. Управление ресурсами.

6.5.4. Исключения и эффективность.

6.5.5. Альтернативные методы обработки ошибок.

6.5.6. Стандартные исключения.

7. Обобщенное программирование. (3 часа)

7.1. Шаблоны классов.

7.1.1. Определение шаблона.

7.1.2. Инстанцирование.

7.1.3. Параметры шаблонов и проверка типов.

7.2. Шаблоны функций.

7.3. Специализация.

7.4. Наследование и шаблоны.

8. Стандартная библиотека С++. (6 часов)

8.1. Библиотека стандартных шаблонов

8.1.1. Общие сведения (понятия контейнеров, итераторов и объектов-функций)

8.1.2. Контейнеры (виды контейнеров, последовательные и ассоциативные контейнеры, адаптеры)

8.1.3. Итераторы (итератор как обобщение указателя, классы итераторов)

8.1.4. Алгоритмы (примеры алгоритмов с использованием итераторов: алгоритмы сортировки, алгоритмы, не изменяющие содержание контейнера, алгоритмы, изменяющие содержание контейнера)

8.2. Библиотека ввода-вывода

8.2.1. Потоки вывода. Вывод типов определяемых пользователем.

8.2.2. Потоки ввода. Ввод типов определяемых пользователем.

8.2.3. Форматирование в потоках ввода-вывода.

8.2.4. Буферизация.

4 семестр

Инструментальные средства ООП языка программирования Java

1. Виртуальная машина Java (2 часа)

1.1. История и предпосылки появления Java.

1.2. Понятие виртуальной машины. Среда исполнения и байт-код. Взаимодействие виртуальной машины с операционной системой.

1.3. Пространства классов. Структура приложений на Java. Загрузка классов и инициализация объектов.

1.4. Сферы применения Java в современном информационном мире.

1.5. Версии Java машины и их эволюция.

1.6. Средства ООП, непосредственно поддерживаемые в Java.

1.7. Простейшие приложение на Java.

2. Алгоритмические средства языка Java. (1 час)

2.1. Строгая типизация Java.

2.2. Базовые типы языка. Строки и литералы.

2.3. Преобразования типов в выражениях.

2.4. Особенности инициализации массивов. Операторы управления памятью.

2.5. Краткий обзор операторов. Использование break.

3. Средства объектного программирования языка Java. (3 часа)

3.1. Представление объектов и классов.

3.1.1. Структура объявления класса.

3.1.2. Доступ к членам класса.

3.1.3. Спецификаторы доступа для обеспечения инкапсуляции.

3.1.4. Спецификатор доступа final.

3.1.5. Средства управления жизнью объекта. Конструкторы и метод finalize().

3.1.6. Принципы работы сборщика мусора.

3.1.7. Работа с массивами объектов.

3.1.8. Статические поля и методы классов. Классы – утилиты.

3.1.9. Блок статической инициализации.

3.1.10. Принцип работы ClassLoader.

3.2. Реализация отношений между объектами и классами.

3.2.1. Ассоциация и агрегация объектов и классов.

3.2.2. Использование и зависимость от интерфейсов.

3.2.3. Объекты при передаче параметров и возврате из методов.

3.2.4. Реализация отношения Клиент – Сервер.

3.2.5. Внутренние классы.

4. Средства объектно-ориентированного программирования Java. (6 часов)

4.1. Наследование в Java.

4.1.1. Производные классы.

4.1.2. Класс Object. Метод toString().

4.1.3. Управление доступом в производных классах.

4.1.4. Абстрактные классы и интерфейсы.

4.1.5. Реализация интерфейсов как альтернатива множественному наследованию.

4.1.6. Информация о типе на этапе исполнения. Оператор instanceof. Приведение типов.

4.1.7. Использование класса Class.

4.2. Пакеты.

4.2.1. Определение пакета.

4.2.2. Ограничение доступа.

4.2.3. Импортирование пакетов. Разрешение конфликтов имен.

4.3. Обработка исключений.

4.3.1. Основные принципы и типы исключительных ситуаций.

4.3.2. Перехват исключительных ситуаций. Операторы try, throw, throws, catch, finally.

4.3.3. Использование нескольких блоков catch и вложенный оператор try.

4.3.4. Не перехваченные исключительные ситуации.

4.3.5. Встроенные исключительные исключения Java. Классы Throwble и Exception.

4.3.6. Принципы создания и использования исключительных ситуаций.

4.4. Многопоточное программирование на Java. Параллелизм.

4.4.1. Модель потока в Java. Зависимость от реализации потока в операционной системе.

4.4.2. Свойства потока. Синхронизация. Передача сообщений.

4.4.3. Класс Thread и интерфейс Runnable.

4.4.4. Главный поток и способы создания потоков.

4.4.5. Управление потоками и приоритеты потоков.

4.4.6. Группы потоков.

4.4.7. Особенности написания многопоточных программ.

4.4.8. Использование синхронизирующих блоков и мониторов объектов. Синхронизированные методы объектов.

4.4.9. Взаимная блокировка.

4.4.10. Использование пула потоков.

5. Стандартная библиотека Java. (8 часов)

5.1. Организация пакетов стандартной библиотеки Java. Пакеты java и javax.

5.2. Обработка строк.

5.2.1. Использование и методы класса String

5.2.2. Использование StringBuffer.

5.3. Пакет java.lang.

5.3.1. Структура и назначение.

5.3.2. Использование класса System. Управление средой исполнения.

5.3.3. Использование классов Number, Double, Integer, Character и др.

5.3.4. Класс Math.

5.3.5. Класс Compiler и класс ClassLoader.

5.4. Пакет java.util

5.4.1. Общие принципы организации контейнеров и коллекций в Java.

5.4.2. Использование множеств и списков.

5.4.3. Использование отображений и ассоциативных контейнеров.

5.4.4. Итераторы и исключительные ситуации при работе с классами утилит.

5.4.5. Класс Properties.

5.4.6. Классы Date и Calendar.

5.5. Подсистема ввода вывода java.io

5.5.1. Общие концепции организации ввода – вывода в библиотеке Java.

5.5.2. Проблема платформенной независимости и локализации.

5.5.3. Основные классы потоков ввода-вывода в Java и методы работы с ними.

5.5.4. Использование потоков ввода вывода при работе с файлами. Эффективность.

5.5.5. Концепция Reader и Writer. Управление локализацией.

5.5.6. Использование Tokenizer.

5.6. Пакет java.net.

5.6.1. Основы работы с сетью в Internet. Адресация.

5.6.2. Сокеты. Жизненный цикл сокета.

5.6.3. Работа с протоколом HTTP и класс URL.

6. Графическая подсистема Java. JFC. (4 часа)

6.1. Классы AWT.

6.1.1. Основы работы с окнами. Component, Container, Panel, Window, Frame, Canvas.

6.1.2. Доставка и обработка событий в графической подсистеме. Механизм Listeners.

6.1.3. Создание программы с оконным интерфейсом. Рисование графических примитивов.

6.1.4. Использование управляющих элементов, диспетчеров компоновки и меню.

6.1.5. Связь классов AWT с оконным интерфейсом операционной системы.

6.2. Классы Swing.

6.2.1. Основные принципы графической системы Swing. Платформенная независимость, понятие Look&Feel

6.2.2. Написание графического интерфейса с использованием Swing компонентов.

6.2.3. Работа с таблицами, текстом, диалогами и HTML.

6.3. Апплеты.

6.3.1. Основы работы с апплетом.

6.3.2. Жизненный цикл апплета.

6.3.3. Дескриптор APPLET.

6.3.4. Передача параметров и загрузка апплета.

7. Модель безопасности Java. (2 часа)

7.1. Принципы организации и эволюция модели безопасности в Java.

7.2. SecurityManager. Инициализация и функции.

7.3. Права доступа. Управление и проверка прав доступа.

7.4. Исключительные ситуации.

7.5. Java Cryptography Extension

7.6. Алгоритмы шифрования. Ключи и цифровые подписи.

8. Программирование распределенных приложений. (6 часов)

8.1. Принципы построения распределенных приложений.

8.2. Проблемы передачи объектов и синхронизации в распределенных приложениях.

8.3. Реализация сохраняемости.

8.4. Three-tier технология.

8.4.1. Уровень интерфейса.

8.4.2. Уровень бизнес логики.

8.4.3. Уровень сохранения.

8.5. Remote Method Invocation

8.5.1. Основные принципы и протокол взаимодействия.

8.5.2. Интерфейс Remote и класс UnicastRemoteObject.

8.5.3. Класс Naming и rmiregistry сервис.

8.5.4. RMI сервер.

8.5.5. RMI клиент.

8.5.6. Модель безопасности, синхронизация и сборка мусора в распределенных RMI приложениях.

8.5.7. Механизм Activation.

9. Основы архитектурного анализа и проектирования объектно-ориентированных систем

9.1. Правила дизайна классов и пакетов.

9.2. Паттерны проектирования.

9.3. Цикл разработки объектно-ориентированного приложения. RUP.