Cours Java : Programmation orientée objet en PDF

Support de cours — Les bases de la programmation orientée objet avec Java. La programmation orientée objet (POO) en Java modélise les données et les comportements sous forme de classes et d'objets, avec des mécanismes clés tels que l'héritage, l'abstraction et la modularité. Ce savoir est central pour développer des applications maintenables et réutilisables dans des environnements dépendants de la JVM ; ce document contient des exemples de code, des explications sur le bytecode et des conseils pratiques pour compiler et exécuter (PDF gratuit). Outils et environnement de développement : JDK (OpenJDK / Oracle JDK), IDEs recommandés (IntelliJ IDEA, Eclipse) et outillage de build courant (Maven, Gradle) ; les commandes javac, java, jar et javap figurent dans les exemples. Ce support de cours est issu de l'IGM (Institut Gaspard-Monge) — Université Gustave Eiffel, renforçant l'autorité académique et la fiabilité technique du document.

🎯 Ce que vous allez apprendre

Structure d'une classe et instanciation

Comprendre les membres d'une classe (champs, méthodes, constructeurs, classes internes) et la distinction entre membres statiques et d'instance. Rédiger des classes compilables avec une méthode main, instancier des objets et manipuler leurs champs et méthodes de façon cohérente pour concevoir des unités de code réutilisables.

Interfaces et abstraction

Appréhender la séparation entre définition et implémentation pour obtenir des composants faiblement couplés. Concevoir des Interfaces, cacher les détails d'implémentation et appliquer l'encapsulation pour contrôler l'accès aux données et faciliter les tests unitaires et la maintenance.

Héritage et spécialisation

Maîtriser la dérivation, le sous-typage et les règles de spécialisation pour construire des hiérarchies de classes correctes. Factoriser le comportement commun via l'héritage tout en préservant la transparence des spécialisations et en évitant les dépendances excessives.

Polymorphisme et liaison dynamique

Comprendre le polymorphisme d'inclusion et la liaison dynamique : utilisation de références abstraites pour appeler des implémentations concrètes à l'exécution. Identifier les cas d'usage appropriés (substitution de Liskov, stratégies, callbacks) et éviter les anti-patterns qui compromettent la maintenance et la testabilité.

Compilation, bytecode et JVM

Distinguer le code source Java, le bytecode produit par javac et l'exécution par la machine virtuelle. Utiliser les outils javac, java, jar et javap, et interpréter les implications de la machine virtuelle (JIT, chargement de classes) sur le comportement des programmes.

Types Java, références et passage de paramètres

Connaître la différence entre types primitifs et références, les règles de promotion entière, et le comportement du passage par valeur pour références. Diagnostiquer des bugs liés aux conversions, gérer correctement les null et comprendre pourquoi réassigner une référence locale ne modifie pas la référence de l'appelant.

Précautions sur les flottants et gestion des exceptions

Intégrer les limites des représentations IEEE 754 et l'usage d'un epsilon pour comparer des flottants, ainsi que le rôle des exceptions en Java. Écrire des tests numériques robustes et structurer la gestion d'erreurs via les mécanismes d'exception du langage.

📑 Sommaire du document

• Il existe différents styles de programmation
• Le style objet
• Les avantages de la programmation objet
• Programmation modulaire
• L'abstraction et la spécialisation
• Le langage Java
• Compilation, bytecode et JVM
• Classes et objets

Exercices et mise en pratique

Le PDF inclut des travaux pratiques et exemples exploitables : programmes simples (HelloWorld), études de cas (Pixel) et mini-projets permettant d'appliquer les notions vues (classes, héritage, interfaces). Ces exercices servent de base pour des TP Java en environnement local, avec instructions pour compiler, exécuter et inspecter le bytecode. Ils favorisent l'apprentissage actif par la réalisation et la validation expérimentale des concepts.

Maîtriser le polymorphisme en Java

Approfondir le polymorphisme implique d'examiner la conception d'interfaces, l'utilisation de classes abstraites, et les patterns de délégation. La liaison dynamique permet à une référence de sélectionner l'implémentation correcte à l'exécution, ce qui facilite l'extensibilité du code. Des exemples concrets montrent comment écrire tests unitaires qui valident des comportements polymorphes sans dépendre d'implémentations concrètes, et comment choisir entre héritage et composition selon le principe de responsabilité unique.

💡 Pourquoi choisir ce cours ?

Le document d'Etienne Duris équilibre concepts théoriques (JLS, spécifications de la JVM) et illustrations pratiques : exemples de code (HelloWorld, Pixel), schémas mémoire pile/tas et commandes concrètes (javac, java, jar, javap). La bibliographie renvoie aux sources de référence (JLS, spécification de la JVM, documentations Oracle), renforçant l'autorité technique. L'approche pédagogique est progressive : notions de base suivies d'impacts pratiques (bytecode, promotion des types, flottants) pour faciliter l'application en contexte réel.

👤 À qui s'adresse ce cours ?

• Public cible : étudiants en informatique, développeurs débutants/intermédiaires en Java et ingénieurs souhaitant comprendre le modèle d'exécution de la machine virtuelle et la modélisation par classes pour des applications desktop ou serveur.
• Prérequis : notions d'un langage impératif (C, Pascal, Python...), connaissance des structures de contrôle et variables, et familiarité basique avec la ligne de commande pour utiliser javac et java.

❓ Foire Aux Questions (FAQ)

Comment la JVM rend-elle le code Java indépendant de la plateforme ? La machine virtuelle exécute du bytecode produit par javac, et chaque implémentation traduit ou interprète ce bytecode pour la plateforme cible (JIT ou interprétation), assurant l'abstraction matérielle définie par la spécification.

Pourquoi le passage de paramètres en Java est-il considéré comme "par valeur" même pour les objets ? Java copie la valeur de la référence d'objet dans le paramètre : la méthode reçoit une copie de la référence, elle peut modifier l'état de l'objet pointé mais pas la référence de l'appelant, d'où l'importance de distinguer modification d'objet et réassignation de référence.