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Java para aplicaciones de ingenieria PDF

526 Pages·2014·18.2 MB·Spanish
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JAVA PARA APLICACIONES DE INGENIERÍA Darwin Omar Alulema Flores CIENCIAS DE LA COMPUTACIÓN JAVA PARA APLICACIONES DE INGENIERÍA JAVA PARA APLICACIONES DE INGENIERÍA DARWIN OMAR ALULEMA FLORES 1 UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS - ESPE Java para aplicaciones de ingenieria Ing. Darwin Omar Alulema Flores, Mgs. Primera edición electrónica. Diciembre de 2014 ISBN: 978-9978-301-46-3 Par revisor: Luis Alberto Orozco Brito, Mgs. Universidad de las Fuerzas Armadas - ESPE Grab. Roque Moreira Cedeño Rector Crnl. Francisco Armendáriz Saénz Vicerrector Académico General Crnl. Ricardo Urbina Vicerrector de Investigación Publicación autorizada por: Comisión Editorial de la Universidad de las Fuerzas Armadas - ESPE Edición y producción David Andrade Aguirre Diseño Pablo Zavala A. Derechos reservados. Se prohibe la reproducción de esta obra por cualquier medio impreso, reprográfico o electrónico. El contenido, uso de fotografías, gráficos, cuadros, tablas y referencias es de exclusiva responsabilidad del autor. Los derechos de esta edición electrónica son de la Universidad de las Fuerzas Armadas - ESPE, para consulta de profesores y estudiantes de la universidad e investigadores en: htpp//www.repositorio.espe.edu.ec. Universidad de las Fuerzas Armadas - ESPE Av. General Rumiñahui s/n, Sangolquí, Ecuador. htpp//www.espe.edu.ec 2 JAVA PARA APLICACIONES DE INGENIERÍA JAVA PARA APLICACIONES DE INGENIERIA DEDICATORIA A Dios, por permitirme llegar donde estoy. A mis padres, Carlos y Marcia, por ser el apoyo incondicional en mi vida. 3 Página 2 UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS - ESPE JAVA PARA APLICACIONES DE INGENIERIA INDICE INTRODUCCION CAPITULO 1: Que es Java? CAPITULO 2: Fundamentos del Lenguaje CAPITULO 3: Objetos y Clases CAPITULO 4: Herencia CAPITULO 5: Interfaces Gráficas CAPITULO 6: E/S en Java CAPITULO 7: Threads CAPITULO 8: Comunicaciones con la PC CAPITULO 9: Código Nativo Java(JNI) CAPITULO 10: Modelos de Comunicaciones CAPITULO 11: Aplicaciones Web CAPITULO 12: Bases de Datos CAPITULO 13: Programación de dispositivos móviles con J2ME CAPITULO 14: Ingeniería Inversa en Java CAPITULO 15: Creación de ejecutables e instaladores para aplicaciones Java en Windows CAPITULO 16: Manejo de la consola de Windows CAPITULO 17: Manejo de la impresora con Java CAPITULO 18: Gráfico de funciones con Java 2D CAPITULO 19: Componentes HMI CAPITULO 20: Control de 32 salidas de potencia y 5 entradas por el puerto paralelo CAPITULO 21: Control de un módulo LCD por el puerto paralelo CAPITULO 22: Control de un servomotor con el puerto paralelo 4 Página 3 JAVA PARA APLICACIONES DE INGENIERÍA JAVA PARA APLICACIONES DE INGENIERIA CAPITULO 23: Control de un motor paso a paso con el puerto paralelo CAPITULO 24: Control de un motor DC con el puerto paralelo CAPITULO 25: Conexión de un teclado matricial al puerto paralelo CAPITULO 26: Control de módems celulares con comandos AT CAPITULO 27: Simulación de puertos con Proteus CAPITULO 28: Conexión entre Matlab y Java CAPITULO 29: Manejo del puerto serie y paralelo con Java y Matlab ANEXO 1: UML ANEXO 2: BlueJ ANEXO 3: Netbeans BIBLIOGRAFIA 5 Página 4 UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS - ESPE JAVA PARA APLICACIONES DE INGENIERIA INTRODUCCION Este libro, está enfocado hacia el aprendizaje del lenguaje Java y su aplicación principal en la ingeniería electrónica, ilustra un amplio espectro de posibilidades que tiene el lenguaje Java para el desarrollo de proyectos que incorporan Hardware y software. Dentro de su estructura, se revisa el origen de Java, sentencias de control, tipos de datos, programación orienta a objetos, diseño de interfaces graficas, I/O en ficheros, hilos, manejo de puertos, código nativo Java, modelos de comunicaciones (TCP y UDP), bases de datos, aplicaciones web y programación de Dispositivos Móviles en J2ME, además se presentan una serie de proyectos en diversas áreas y con distintos grados de dificultad, como objetivo final de adquirir destreza en el desarrollo de aplicaciones que incorporen la gestión de dispositvos electrónicos por medio de puertos del PC, se incluyen tambien anexos, en los que se da una breve descripción de UML, BlueJ y Netbeans. 6 Página 5 JAVA PARA APLICACIONES DE INGENIERÍA JAVA PARA APLICACIONES DE INGENIERIA CAPITULO I QUÉ ES JAVA? Java fue desarrollado en Sun Microsystems, en 1991, por Patrick Naughton y James Gosling, como un lenguaje para propósitos especiales. Este lenguaje se utilizaría para programar dispositivos electrodomésticos, por lo que el lenguaje tenía que ser portátil; es decir, debía poder ejecutarse en muchos procesadores diferentes. Este lenguaje nace con la idea de utilizarse para programar dispositivos electrodomésticos tales como decodificadores de televisión, por lo que debía cumplir ciertas características, tales como: • Ser portátil. • Poder ejecutarse en muchos procesadores diferentes. • Crear programas pequeños y eficientes a causa de los limitados recursos de un dispositivo electrodoméstico. • Fácil de programar. Aunque el lenguaje de programación Java para electrodomésticos no se convirtió en un gran éxito comercial, hoy se utiliza Java para programar muchos dispositivos de mano, como teléfonos celulares y PDAs. Con el incremento del uso de Internet, fue claro que los beneficios que podía brindar Java eran idóneos para la programación de páginas web. Programas Java pequeños y eficientes llamados applets podían descargarse rápidamente de Internet. Estos applets otorgan al programador web mucha más flexibilidad y muchos más elementos gráficos que el HTML. La portabilidad del lenguaje permitió el desarrollo de soluciones mediante el uso de Java para diferentes tipos de computadoras conectadas a Internet. La primera etapa en el uso del lenguaje se originó con el lanzamiento del explorador Netscape en 1996. Esta versión del explorador Netscape y todas las versiones subsecuentes, así como las del explorador Microsoft Internet Explorer, están habilitadas para Java. A medida que los programadores creaban más grandes y complejos applets Java, el tiempo requerido para descargar estos applets se incrementaba sustancialmente. Los applets Java fueron rápidamente reemplazados por otros lenguajes de programación como JavaScript y Flash. Éstos eran más fáciles de utilizar por personas no programadoras tales como los artistas gráficos. Aunque los applets Java han sido reemplazados y los dispositivos electrodomésticos utilizan otros lenguajes, Java no se extinguió como lenguaje de programación. De hecho, se ha convertido en el lenguaje más popular para la creación de aplicaciones distribuidas que incorporan acceso a datos de muchas computadoras en redes diferentes. 7 Página 6 UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS - ESPE JAVA PARA APLICACIONES DE INGENIERIA Java es un lenguaje dinámico y en evolución. La cantidad de programas pre-escritos que vienen con el API de Java se duplican con cada nueva versión. Los autores de Java, James Gosling y Patrick Naughton, describieron de la mejor manera estas características únicas en su definición del lenguaje Java como "un lenguaje simple, orientado al objeto, conocedor de la red, interpretado, robusto, seguro, neutral en cuanto a la arquitectura, portátil, de alto desempeño, de subprocesos múltiples y dinámico". CARACTERISTICAS DE JAVA Java desde sus orígenes se caracterizó por ser: SIMPLE: Java ofrece toda la funcionalidad de un lenguaje potente, pero sin las características menos usadas y más confusas de éstos. ORIENTADO A OBJETOS: Java implementa la tecnología básica de C++ con algunas mejoras y elimina algunas cosas para mantener el objetivo de la simplicidad del lenguaje DISTRIBUIDO: Java se diseño con extensas capacidades de interconexión TCP/IP. ROBUSTO: Java realiza verificaciones en busca de problemas tanto en tiempo de compilación como en tiempo de ejecución. Java obliga a la declaración explícita de métodos, reduciendo así las posibilidades de error. Maneja la memoria para eliminar las preocupaciones por parte del programador de la liberación o corrupción de memoria. ARQUITECTURA NEUTRAL: Cualquier máquina que tenga el sistema de ejecución (run- time) (jre) puede ejecutar un programa en Java, sin importar la máquina en que ha sido generado. 8 Página 7 JAVA PARA APLICACIONES DE INGENIERIA JAVA PARA APLICACIONES DE INGENIERÍA INTERPRETADO: Java es tanto un lenguaje compilado (código fuente compilado a código de bytes) como un lenguaje interpretado (código de bytes interpretado por la JVM a código nativo). El intérprete de Java (run-time) puede ejecutar directamente el código. Java es más lento que otros lenguajes de programación, como C++, ya que debe ser interpretado y no ejecutado como sucede en cualquier programa tradicional MULTITHREADED: Al ser multithreaded (multihilo), Java permite muchas actividades simultáneas en un programa. El beneficio consiste en un mejor rendimiento interactivo y mejor comportamiento en tiempo real. Aunque el comportamiento en tiempo real está limitado a las capacidades del sistema operativo subyacente (Unix, Windows, etc.), aún supera a los entornos de flujo único de programa (single-threaded) tanto en facilidad de desarrollo como en rendimiento. DINAMICO: Java no intenta conectar todos los módulos que comprenden una aplicación hasta el tiempo de ejecución. Java es utilizado para crear programas autónomos que se ejecutan en computadoras de cualquier tipo. Un ejemplo puede apreciarse en el uso de las aplicaciones de comercio electrónico para permitir la compra y venta de bienes y servicios por Internet. Estos programas utilizan librerías Enterprise Java Beans, Java Beans, y Remote Method Invocation (RMI) para soportar estas aplicaciones de negocios. ¿Por qué se eligió Java como nombre para el lenguaje? El nombre original era *7 (estrella siete). Cuando los desarrolladores no aceptaron este nombre fácilmente, se eligió el nombre OAK. Una vez que se descubrió que existía otro lenguaje llamado OAK, se eligió el nombre Java. LA MAQUINA VIRTUAL DE JAVA Página 8 9

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7. JAVA PARA APLICACIONES DE INGENIERÍA. C A P I T U L O I. QUÉ ES JAVA? Java fue desarrollado en Sun Microsystems, en 1991, por Patrick Naughton y James. Gosling, como un lenguaje para propósitos especiales. Este lenguaje se utilizaría para programar dispositivos electrodomésticos, por
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