Простые приложения на Java

ОБЯЗАТЕЛЬНОДЛЯ НОВИЧКОВНЕ ДЛЯ НОВИЧКОВВ РАЗРАБОТКЕ

Разработчику Архитектору

Простые приложения на Java

Java представляет собой объектно-ориентированный язык программирования, который широко используется для создания настольных приложений, серверных систем и мобильных решений. Язык отличается строгой типизацией, автоматическим управлением памятью (Garbage Collection) и кроссплатформенностью благодаря виртуальной машине Java (JVM).

В данной главе рассматриваются практические примеры простых консольных приложений. Каждый пример демонстрирует ключевые концепции языка: работу со строками, массивами, коллекциями, файловым вводом-выводом, сетевым взаимодействием и многопоточностью.

---

Генератор случайных паролей

Это приложение демонстрирует работу с классом String, массивами символов, интерфейсом Random и циклами. Код создает пароль заданной длины, выбирая символы из набора букв, цифр и специальных знаков.

Разбор кода

• Массивы: Хранение допустимых символов.
• Random: Генерация индексов для выбора случайного символа.
• StringBuilder: Эффективное построение итоговой строки без создания множества временных объектов.

import java.util.Random;

public class PasswordGenerator {
    public static void main(String[] args) {
        int length = 12;
        String chars = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789!@#$%^&*";
        
        StringBuilder password = new StringBuilder();
        Random random = new Random();

        for (int i = 0; i < length; i++) {
            int index = random.nextInt(chars.length());
            char ch = chars.charAt(index);
            password.append(ch);
        }

        System.out.println("Сгенерированный пароль: " + password.toString());
    }
}

Ключевые моменты:

• Использование StringBuilder вместо конкатенации строк в цикле повышает производительность.
• Метод nextInt(int bound) возвращает случайное целое число от 0 (включительно) до указанного значения (исключительно).

---

Сортировщик текстового файла

Приложение читает текст из файла, разбивает его на слова, сортирует их по алфавиту и записывает результат в новый файл. Это пример работы с потоками ввода-вывода (InputStreamReader, BufferedReader) и коллекциями (ArrayList, Collections).

Разбор кода

• NIO и IO: Классы Files, Paths, FileReader для чтения данных.
• Коллекции: Список ArrayList для хранения слов.
• Сортировка: Алгоритм Collections.sort().

import java.io.*;
import java.nio.file.*;
import java.util.*;
import java.util.stream.Collectors;

public class TextSorter {
    public static void main(String[] args) {
        Path inputPath = Paths.get("input.txt");
        Path outputPath = Paths.get("output_sorted.txt");

        try {
            // Чтение всего содержимого файла
            String content = Files.readString(inputPath);
            
            // Разбиение на слова (по пробелам и знакам препинания)
            List<String> words = Arrays.stream(content.split("\\s+"))
                    .filter(word -> !word.isEmpty())
                    .collect(Collectors.toList());

            // Сортировка списка
            Collections.sort(words);

            // Запись результата
            String sortedContent = String.join("\n", words);
            Files.writeString(outputPath, sortedContent);

            System.out.println("Файл успешно отсортирован. Количество слов: " + words.size());

        } catch (IOException e) {
            System.err.println("Ошибка при работе с файлом: " + e.getMessage());
        }
    }
}

Ключевые моменты:

• Метод Files.readString (доступен в Java 11+) упрощает чтение файлов.
• Регулярное выражение \\s+ позволяет корректно разделить текст по любому количеству пробельных символов.
• Обработка исключений через блок try-catch гарантирует безопасность программы при отсутствии файла.

---

Консольный калькулятор

Простой интерактивный калькулятор, выполняющий арифметические операции (+, -, *, /). Пример демонстрирует работу с пользовательским вводом (Scanner), условными операторами и обработкой ошибок деления на ноль.

Разбор кода

• Scanner: Получение данных от пользователя.
• Условная логика: Оператор switch для выбора операции.
• Типы данных: Переход от String к double для вычислений.

import java.util.Scanner;

public class ConsoleCalculator {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        boolean running = true;

        while (running) {
            System.out.print("Введите первое число (или 'q' для выхода): ");
            String input1 = scanner.nextLine();

            if (input1.equalsIgnoreCase("q")) {
                break;
            }

            double num1 = Double.parseDouble(input1);
            System.out.print("Выберите операцию (+, -, *, /): ");
            String operation = scanner.nextLine();

            System.out.print("Введите второе число: ");
            double num2 = Double.parseDouble(scanner.nextLine());

            double result = 0;
            boolean validOperation = true;

            switch (operation) {
                case "+":
                    result = num1 + num2;
                    break;
                case "-":
                    result = num1 - num2;
                    break;
                case "*":
                    result = num1 * num2;
                    break;
                case "/":
                    if (num2 == 0) {
                        System.out.println("Ошибка: Деление на ноль!");
                        validOperation = false;
                    } else {
                        result = num1 / num2;
                    }
                    break;
                default:
                    System.out.println("Неверная операция.");
                    validOperation = false;
            }

            if (validOperation) {
                System.out.printf("Результат: %.2f%n", result);
            }
        }
        System.out.println("Программа завершена.");
        scanner.close();
    }
}

Характерная черта Java: Строгая проверка типов. Попытка сложить строку и число вызовет ошибку компиляции, что предотвращает многие типы runtime-ошибок.

---

Трекер задач в JSON

Приложение сохраняет список задач в файл формата JSON и загружает его обратно. Для работы с JSON используется библиотека org.json или встроенные возможности, но в примере ниже показана реализация на основе простого сериализатора вручную или с использованием стандартной библиотеки Jackson (предполагается наличие зависимости). Для автономности примера будет использован простой формат, имитирующий JSON, либо структура класса.

Примечание: В реальных проектах используют Jackson или Gson. Здесь представлен пример с ручным парсингом для демонстрации логики.

Разбор кода

• POJO (Plain Old Java Object): Класс Task для представления задачи.
• Файловая система: Создание директорий и запись/чтение файлов.
• JSON-структура: Представление данных в виде строковой формы.

import java.io.*;
import java.nio.file.*;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

class Task {
    private int id;
    private String description;
    private boolean completed;

    public Task(int id, String description) {
        this.id = id;
        this.description = description;
        this.completed = false;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "{\"id\":" + id + ",\"description\":\"" + description + "\",\"completed\":" + completed + "}";
    }
    
    // Упрощенный метод для создания объекта из строки (для примера)
    public static Task fromJson(String jsonStr) {
        // В реальном проекте используйте JsonParser
        return null; 
    }
}

public class TaskTracker {
    private static final String FILE_PATH = "tasks.json";
    private List<Task> tasks = new ArrayList<>();

    public void loadTasks() {
        Path path = Paths.get(FILE_PATH);
        if (Files.exists(path)) {
            try {
                String content = Files.readString(path);
                // Здесь должна быть логика парсинга JSON строки в объекты Task
                System.out.println("Задачи загружены (демо режим).");
            } catch (IOException e) {
                System.err.println("Ошибка чтения: " + e.getMessage());
            }
        }
    }

    public void saveTasks() {
        StringBuilder sb = new StringBuilder("[");
        for (int i = 0; i < tasks.size(); i++) {
            sb.append(tasks.get(i).toString());
            if (i < tasks.size() - 1) sb.append(",");
        }
        sb.append("]");

        try {
            Files.writeString(Paths.get(FILE_PATH), sb.toString());
            System.out.println("Задачи сохранены.");
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("Ошибка записи: " + e.getMessage());
        }
    }

    public void addTask(String desc) {
        int id = tasks.size() > 0 ? tasks.get(tasks.size() - 1).getId() + 1 : 1;
        tasks.add(new Task(id, desc));
    }

    public static void main(String[] args) {
        TaskTracker tracker = new TaskTracker();
        tracker.loadTasks();
        
        tracker.addTask("Купить продукты");
        tracker.addTask("Изучить Java");
        
        tracker.saveTasks();
    }
}

Рекомендация: Для продакшн-кода обязательно используйте библиотеку Jackson Databind или Gson. Они берут на себя всю сложность сериализации и десериализации.

---

Простой HTTP-сервер и клиент

Java предоставляет возможности для создания сетевых приложений через пакет java.net. Ниже приведен пример минимального сервера, слушающего порт, и клиента, отправляющего запрос.

Разбор кода

• ServerSocket: Объект для прослушивания входящих соединений.
• Socket: Объект для установления соединения.
• Потоки ввода/вывода: InputStream, OutputStream для передачи данных.

// --- Сервер ---
import java.io.*;
import java.net.*;

public class SimpleHttpServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        int port = 8080;
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
        System.out.println("Сервер запущен на порту " + port);

        while (true) {
            Socket clientSocket = serverSocket.accept();
            handleClient(clientSocket);
        }
    }

    private static void handleClient(Socket socket) throws IOException {
        BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);

        String requestLine = in.readLine();
        System.out.println("Запрос: " + requestLine);

        String response = "HTTP/1.1 200 OK\r\n" +
                          "Content-Type: text/plain\r\n" +
                          "\r\n" +
                          "Hello from Java Server!";

        out.println(response);
        socket.close();
    }
}

// --- Клиент ---
import java.io.*;
import java.net.*;

public class HttpClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        URL url = new URL("http://localhost:8080");
        HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
        
        connection.setRequestMethod("GET");
        
        int status = connection.getResponseCode();
        System.out.println("Статус ответа: " + status);

        BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(connection.getInputStream()));
        String inputLine;
        StringBuilder response = new StringBuilder();

        while ((inputLine = in.readLine()) != null) {
            response.append(inputLine);
        }
        in.close();
        
        System.out.println("Ответ сервера: " + response.toString());
    }
}

Характерная черта Java: Встроенная поддержка TCP/IP на низком уровне. Не требуется подключение внешних драйверов для базовой сетевой коммуникации.

---

Отправитель HTTP-запросов (REST API)

Этот пример расширяет функциональность клиента, позволяя отправлять POST-запросы с данными в формате JSON. Используется HttpURLConnection для настройки заголовков и отправки тела запроса.

import java.io.*;
import java.net.*;

public class RestApiClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String apiUrl = "https://jsonplaceholder.typicode.com/posts";
        String jsonInput = "{ \"title\": \"foo\", \"body\": \"bar\", \"userId\": 1 }";

        URL url = new URL(apiUrl);
        HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();

        conn.setDoOutput(true);
        conn.setRequestMethod("POST");
        conn.setRequestProperty("Content-Type", "application/json");

        try (OutputStream os = conn.getOutputStream()) {
            byte[] input = jsonInput.getBytes("utf-8");
            os.write(input, 0, input.length);
        }

        int responseCode = conn.getResponseCode();
        System.out.println("Отправлен запрос. Код ответа: " + responseCode);

        if (responseCode == HttpURLConnection.HTTP_CREATED) {
            System.out.println("Ресурс успешно создан.");
        }

        conn.disconnect();
    }
}

---

Утилита для сканирования директорий

Приложение обходит структуру папок и выводит список всех файлов с указанием их размера и пути. Используется рекурсивный обход или класс Files.walk.

Разбор кода

• Files.walk: Поток путей, представляющий дерево директорий.
• Фильтрация: Исключение скрытых файлов или определенных расширений.

import java.io.IOException;
import java.nio.file.*;
import java.util.stream.Stream;

public class DirectoryScanner {
    public static void main(String[] args) {
        Path startPath = Paths.get("."); // Текущая директория

        try (Stream<Path> stream = Files.walk(startPath)) {
            stream
                .filter(Files::isRegularFile) // Только файлы
                .forEach(path -> {
                    long size = 0;
                    try {
                        size = Files.size(path);
                    } catch (IOException e) {
                        // Игнорирование ошибок доступа
                    }
                    System.out.printf("%s (%d байт)%n", path, size);
                });
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("Ошибка сканирования: " + e.getMessage());
        }
    }
}

---

Скрипт для создания резервного копирования файлов

Приложение копирует файлы из одной директории в другую с добавлением временной метки к имени файла. Это демонстрирует работу с StandardCopyOption и манипуляцию именами файлов.

import java.io.IOException;
import java.nio.file.*;
import java.time.LocalDateTime;
import java.time.format.DateTimeFormatter;

public class BackupUtility {
    public static void main(String[] args) {
        Path sourceDir = Paths.get("source_data");
        Path backupDir = Paths.get("backup_data");

        try {
            // Создание директории бэкапа, если её нет
            Files.createDirectories(backupDir);

            LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
            DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd_HH-mm-ss");
            String timestamp = now.format(formatter);

            // Поиск всех файлов в источнике
            try (var stream = Files.list(sourceDir)) {
                stream.forEach(file -> {
                    try {
                        String fileName = file.getFileName().toString();
                        String nameWithoutExt = fileName.substring(0, fileName.lastIndexOf('.'));
                        String ext = fileName.substring(fileName.lastIndexOf('.'));
                        
                        Path newPath = backupDir.resolve(nameWithoutExt + "_" + timestamp + ext);
                        
                        Files.copy(file, newPath, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);
                        System.out.println("Скопировано: " + fileName + " -> " + newPath.getFileName());
                    } catch (Exception e) {
                        System.err.println("Ошибка копирования " + file + ": " + e.getMessage());
                    }
                });
            }
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("Критическая ошибка: " + e.getMessage());
        }
    }
}

---

Мониторинг дискового пространства

Утилита отображает информацию о свободном и занятом месте на диске. Используется класс FileStore из пакета java.nio.file.

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.nio.file.*;

public class DiskSpaceMonitor {
    public static void main(String[] args) {
        File root = new File("/"); // Корневая директория
        
        try {
            FileStore store = FileSystems.getDefault().getFileStore(root.toPath());
            
            long totalSize = store.getTotalSpace();
            long usableSize = store.getUsableSpace();
            long usedSize = totalSize - usableSize;

            System.out.println("Диск: " + root.getAbsolutePath());
            System.out.println("Общий размер: " + formatBytes(totalSize));
            System.out.println("Занято: " + formatBytes(usedSize));
            System.out.println("Свободно: " + formatBytes(usableSize));
            System.out.println("Процент использования: " + (totalSize > 0 ? (usedSize * 100 / totalSize) : 0) + "%");

        } catch (IOException e) {
            System.err.println("Ошибка получения информации о диске: " + e.getMessage());
        }
    }

    private static String formatBytes(long bytes) {
        if (bytes < 1024) return bytes + " B";
        if (bytes < 1024 * 1024) return bytes / 1024 + " KB";
        if (bytes < 1024 * 1024 * 1024) return bytes / (1024 * 1024) + " MB";
        return bytes / (1024L * 1024 * 1024) + " GB";
    }
}

---

Парсер URL и проверка доступности ресурса

Приложение принимает URL, разбирает его компоненты (протокол, хост, путь) и проверяет, доступен ли ресурс по HTTP.

import java.io.IOException;
import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.URL;
import java.net.UnknownHostException;

public class UrlChecker {
    public static void main(String[] args) {
        String urlString = "https://example.com";

        try {
            URL url = new URL(urlString);
            
            System.out.println("Анализ URL: " + urlString);
            System.out.println("Протокол: " + url.getProtocol());
            System.out.println("Хост: " + url.getHost());
            System.out.println("Порт: " + url.getPort());
            System.out.println("Путь: " + url.getPath());

            HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
            connection.setRequestMethod("HEAD"); // HEAD запрос быстрее GET
            connection.setConnectTimeout(5000); // 5 секунд таймаут
            connection.connect();

            int statusCode = connection.getResponseCode();
            System.out.println("Статус кода: " + statusCode);

            if (statusCode >= 200 && statusCode < 300) {
                System.out.println("Ресурс доступен.");
            } else {
                System.out.println("Ресурс недоступен или вернул ошибку.");
            }

            connection.disconnect();

        } catch (UnknownHostException e) {
            System.out.println("Ошибка: Хост не найден.");
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("Ошибка сети: " + e.getMessage());
        }
    }
}

---

Конвертер форматов дат

Работа с датами в Java требует внимания к деталям. Приведен пример конвертации между старым форматом SimpleDateFormat (для совместимости) и новым API java.time (рекомендуемый стандарт с Java 8).

import java.time.LocalDate;
import java.time.LocalDateTime;
import java.time.LocalTime;
import java.time.ZoneId;
import java.time.format.DateTimeFormatter;
import java.time.format.DateTimeParseException;

public class DateConverter {
    public static void main(String[] args) {
        String dateString = "2026-05-06 14:30:00";
        String inputPattern = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss";
        String outputPattern = "dd/MM/yyyy HH:mm";

        DateTimeFormatter inputFormatter = DateTimeFormatter.ofPattern(inputPattern);
        DateTimeFormatter outputFormatter = DateTimeFormatter.ofPattern(outputPattern);

        try {
            LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.parse(dateString, inputFormatter);
            
            // Конвертация в другой формат
            String formattedDate = dateTime.format(outputFormatter);
            
            System.out.println("Исходная строка: " + dateString);
            System.out.println("Преобразованная строка: " + formattedDate);
            
            // Пример получения даты сегодня
            LocalDate today = LocalDate.now();
            System.out.println("Сегодня: " + today);

        } catch (DateTimeParseException e) {
            System.out.println("Неверный формат даты: " + e.getMessage());
        }
    }
}

---

Утилита для просмотра запущенных процессов

Приложение выводит список активных процессов операционной системы с их идентификаторами (PID) и названиями. В Java для этого используется класс ProcessHandle.

import java.util.Comparator;
import java.util.stream.Stream;

public class ProcessViewer {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Список запущенных процессов:");
        System.out.println("PID\t\tName");
        System.out.println("---------------------------");

        // Stream API для обработки процесса
        try (Stream<ProcessHandle> processes = ProcessHandle.allProcesses()) {
            processes
                .sorted(Comparator.comparingLong(ProcessHandle::pid))
                .forEach(process -> {
                    long pid = process.pid();
                    String name = process.info().command().orElse("N/A");
                    
                    // Ограничение вывода первых 100 символов имени
                    if (name.length() > 100) {
                        name = name.substring(0, 97) + "...";
                    }
                    
                    System.out.printf("%d\t%s%n", pid, name);
                });
        }
    }
}

Характерная черта Java: Класс ProcessHandle предоставляет безопасный и удобный способ взаимодействия с процессами ОС без необходимости вызова нативных библиотек.

---