1.5. Распределение общих и аудиторных часов по семестрам

Данная дисциплина изучается в течение одногосеместра.Распределение часов по семестрам приведено в таблице.

№ семестра	Лекции (часы)	Лабораторные занятия (часы)	Управляемая самостоятельная работа студента (часы)
1	32	60	4 лекц.+4 лаб.=8

2. Содержание учебного материала

№ п/п	Наименование раздела, темы дисциплины	Содержание в соответствии с типовой учебной программой (учебной программой)
	Программирование на языке Java
	Основы объектно-ориентированного программирования	Излагается основная концепция объектно-ориентированного подхода (ООП) к проектированию программного обеспечения. Поскольку в Java почти все типы (за исключением восьми простейших) являются объектными, владение ООП становится необходимым условием для успешного применения языка.
	Лексика языка	Описание лексики языка Java. Лексика описывает, из чего состоит текст программы, каким образом он записывается и на какие простейшие слова (лексемы) компилятор разбивает программу при анализе. Лексемы (или tokens в английском варианте) – это основные "кирпичики", из которых строится любая программа на языке Java. Раскрываются многие детали внутреннего устройства языка, и невозможно написать ни одной строчки кода, не затронув ее.
	Типы данных	Типы данных определяют основные возможности любого языка. Кроме того, Java является строго типизированным языком, а потому четкое понимание модели типов данных очень помогает в написании качественных программ. Вводится понятие переменной, на примере которой иллюстрируются особенности применения типов в Java. Описывается разделение всех типов на простейшие и ссылочные, операции над значениями различных типов, а также особый класс Class, который играет роль метакласса в Java.
	Имена. Пакеты	Рассматриваются две темы – система именования элементов языка в Java и пакеты (packages), которые являются аналогами библиотек из других языков. Почти все конструкции в Java имеют имя для обращения к ним из других частей программы. По ходу изложения вводятся важные понятия, в частности – область видимости имени. При перекрытии таких областей возникает конфликт имен. Для того чтобы минимизировать риск возникновения подобных ситуаций, описываются соглашения по именованию, предложенные компанией Sun. Пакеты осуществляют физическую и логическую группировку классов и становятся необходимыми при создании больших систем. Вводится важное понятие модуля компиляции и описывается его структура.
	Объявление классов	Любое Java-приложение является набором классов. Рассматривается вопрос о системе разграничения доступа в Java. Описывается, зачем вообще нужно управление доступом в ОО-языке программирования и как оно осуществляется в Java. Подробно рассматривается структура объявления заголовка класса и его тела, которое состоит из элементов (полей и методов), конструкторов и инициализаторов. Рассматривается сигнатура метода main(), с которого начинается работа Java-приложения, правила передачи параметров различных типов в методы, перегруженные методы.
	Преобразование типов	Java является языком строго типизированным, поэтому компилятор и виртуальная машина всегда следят за работой с типами, гарантируя надежность выполнения программы. Однако во многих случаях то или иное преобразование необходимо осуществить для реализации логики программы. С другой стороны, некоторые безопасные переходы между типами Java позволяет осуществлять неявным для разработчика образом, что может привести к неверному пониманию работы программы. Рассматриваются все виды преобразований, а затем все ситуации в программе, где они могут применяться. Приводится начало классификации типов переменных и типов значений, которые они могут хранить.
	Объектная модель в Java	Проводится изучение ключевых свойств объектной модели Java, таких как статические элементы, абстрактные методы и классы, интерфейсы, являющиеся альтернативой множественного наследования. Без этих мощных конструкций язык Java был бы неспособен решать серьезные задачи. Рассматриваются принципы работы полиморфизма для полей и методов, статических и динамических. Уточняется классификация типов переменных и типов значений, которые они могут хранить.
	Массивы	Лекция посвящена описанию массивов в Java. Массивы издавна присутствуют в языках программирования, поскольку при выполнении многих задач приходится оперировать целым рядом однотипных значений. Массивы в Java – один из ссылочных типов, который, однако, имеет особенности при инициализации, создании и оперировании со своими значениями. Наибольшие различия проявляются при преобразовании таких типов. Объясняется, почему многомерные массивы в Java можно (и зачастую более правильно) рассматривать как одномерные. Завершается классификация типов переменных и типов значений, которые они могут хранить. Рассматривается механизм клонирования Java, позволяющий в любом классе описать возможность создания точных копий объектов, порожденных от него.
	Операторы и структура кода. Исключения	После ознакомления с типами данных в Java, правилами объявления классов и интерфейсов, а также с массивами, из базовых свойств языка остается рассмотреть лишь управление ходом выполнения программы. Вводятся важные понятия, связанные с данной темой, описываются метки, операторы условного перехода, циклы, операторы break и continue и другие. Далее рассматриваются более концептуальные механизмы Java, а именно работа с ошибками или исключительными ситуациями. Рассматриваются причины возникновения сбоев, способы их обработки, объявление собственных типов исключительных ситуаций. Описывается разделение всех ошибок на проверяемые и непроверяемые компилятором, а также ошибки времени исполнения.
	Пакет java.awt	Рассматриваются базовые библиотеки Java, которые являются неотъемлемой частью языка и входят в его спецификацию, а именно описывается пакет java.awt, предоставляющий технологию AWT для создания графического (оконного) интерфейса пользователя – GUI. Ни одна современная программа, предназначенная для пользователя, не обходится без удобного, понятного, в идеале – красивого пользовательского интерфейса. С самой первой версии в Java существует специальная технология для создания GUI. Она называется AWT, Abstract Window Toolkit. Пакет java.awt претерпел, больше всего изменений с развитием версий Java. Рассматривается дерево компонентов, доступных программисту, специальную модель сообщений, позволяющую гибко обрабатывать пользовательские действия, и другие особенности AWT – работа с цветами, шрифтами, отрисовка графических примитивов, менеджеры компоновки и т.д. Хотя технология AWT включает в себя гораздо больше, чем можно изложить в рамках одной лекции, здесь собраны все необходимые сведения для создания полноценного оконного интерфейса.
	Потоки выполнения. Синхронизация	Завершается описание ключевых особенностей Java. Последняя тема раскрывает особенности создания многопоточных приложений – такая возможность присутствует в языке, начиная с самых первых версий. Первый вопрос – как на много и, самое интересное, однопроцессорных машинах выполняется несколько потоков одновременно и для чего они нужны в программе. Описываются классы, необходимые для создания, запуска и управления потоками в Java. При одновременной работе с данными из нескольких мест возникает проблема синхронного доступа, блокировок и, как следствие, взаимных блокировок. Изучаются все механизмы, предусмотренные в языке для корректной организации такой логики работы.
	Пакет java.lang	Рассматривается основная библиотека Java - java.lang. В ней содержатся классы Object и Class, классы-обертки для примитивных типов, класс Math, классы для работы со строками String и StringBuffer, системные классы System, Runtime и другие. В этом же пакете находятся типы, уже рассматривавшиеся ранее,- для работы с исключительными ситуациями и потоками исполнения.
	Пакет java.util	Изучается пакет java.util, в котором содержится множество вспомогательных классов и интерфейсов. Практически любая программа использует эту библиотеку. Центральную часть в изложении занимает тема контейнеров, или коллекций, – классов, хранящих упорядоченные ссылки на ряд объектов. Они были существенно переработаны в ходе создания версии Java2. Рассматриваются классы для работы с датой, для генерации случайных чисел, обеспечения поддержки многих национальных языков в приложении и др.
	Пакет java.io	Описываются реализованные в Java возможности передачи информации, что является важной функцией для большинства программных систем. Сюда входит работа с файлами, сетью, долговременное сохранение объектов, обмен данными между потоками исполнения и т.п. Все эти действия базируются на потоках байт (представлены классами InputStream и OutputStream) и потоках символов (Reader и Writer). В библиотеке java.io содержатся все эти классы и их многочисленные наследники, предоставляющие полезные возможности. Рассматривается механизм сериализации объектов и работа с файлами.
	Введение в сетевые протоколы	Рассматриваются возможности построения сетевых приложений. Дается краткое введение в сетевые протоколы, семиуровневую модель OSI, стек протоколов TCP/IP и описываются основные утилиты, предоставляемые операционной системой для мониторинга сети. Эти значения необходимы, поскольку библиотека java.net, по сути, является интерфейсом для работы с этими протоколами. Рассматриваются классы для соединений через высокоуровневые протоколы, протоколы TCP и UDP.