The Art of Java

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Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ix
Chapter 1 The Genius of Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Simple Types and Objects: The Right Balance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Memory Management Through Garbage Collection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
A Wonderfully Simple Multithreading Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Fully Integrated Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Streamlined Support for Polymorphism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Portability and Security Through Bytecode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
The Richness of the Java API . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
The Applet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
The Continuing Revolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Chapter 2 A Recursive-Descent Expression Parser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Parsing Expressions: The Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Parsing an Expression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Dissecting an Expression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
A Simple Expression Parser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Understanding the Parser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Adding Variables to the Parser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Syntax Checking in a Recursive-Descent Parser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
A Calculator Applet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Some Things to Try . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Chapter 3 Implementing Language Interpreters in Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
What Computer Language to Interpret? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
An Overview of the Interpreter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
The Small BASIC Interpreter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
The Small BASIC Expression Parser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Small BASIC Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Small BASIC Tokens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
The Interpreter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
The InterpreterException Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
The SBasic Constructor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
The Keywords . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
The run( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
The sbInterp( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Assignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
The PRINT Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
The INPUT Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
The GOTO Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
The IF Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
The FOR Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
The GOSUB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
The END Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Using Small BASIC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
More Small BASIC Sample Programs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
Enhancing and Expanding the Interpreter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Creating Your Own Computer Language . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Chapter 4 Creating a Download Manager in Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Understanding Internet Downloads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
An Overview of the Download Manager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
The Download Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
The Download Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
The Download Constructor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
The download( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
The run( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
The stateChanged( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
Action and Accessor Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
The ProgressRenderer Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
The DownloadsTableModel Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
The addDownload( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
The clearDownload( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
The getColumnClass( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
The getValueAt( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
The update( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
The DownloadManager Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
The DownloadManager Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
The DownloadManager Constructor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
The verifyUrl( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
The tableSelectionChanged( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
The updateButtons( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
Handling Action Events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Compiling and Running the Download Manager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Enhancing the Download Manager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
Chapter 5 Implementing an E-mail Client in Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
E-mail Behind the Scenes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
POP3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
IMAP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
SMTP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
The General Procedure for Sending and Receiving E-mail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
The JavaMail API . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
An Overview of Using JavaMail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
A Simple E-mail Client . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
The ConnectDialog Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
The DownloadingDialog Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
The MessageDialog Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
The MessagesTableModel Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
The EmailClient Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Compiling and Running the E-mail Client . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Expanding Beyond the Basic E-mail Client . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
Chapter 6 Crawling the Web with Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
Fundamentals of a Web Crawler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
Adhering to the Robot Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
An Overview of the Search Crawler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
The SearchCrawler Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
The SearchCrawler Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
The SearchCrawler Constructor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
The actionSearch( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
The search( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
The showError( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
The updateStats( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
The addMatch( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
The verifyUrl( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
The isRobotAllowed( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
The downloadPage( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
The removeWwwFromUrl( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
The retrieveLinks( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
The searchStringMatches( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
The crawl( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
Compiling and Running the Search Web Crawler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
Web Crawler Ideas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
Chapter 7 Rendering HTML with Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
Rendering HTML with JEditorPane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
Handling Hyperlink Events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
Creating a Mini Web Browser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
The MiniBrowser Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
The MiniBrowser Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
The MiniBrowser Constructor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
The actionBack( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
The actionForward( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
The actionGo( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
The showError( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
The verifyUrl( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
The showPage( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
The updateButtons( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
The hyperlinkUpdate( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
Compiling and Running the Mini Web Browser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
HTML Renderer Possibilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
Chapter 8 Statistics, Graphing, and Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
Samples, Populations, Distributions, and Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
The Basic Statistics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
The Mean . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
The Median . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
The Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
Variance and Standard Deviation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
The Regression Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
The Correlation Coefficient . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
The Entire Stats Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
Graphing Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
Scaling Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
The Graphs Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
The Graphs final and Instance Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
The Graphs Constructor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
The paint( ) method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
The bargraph( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
The scatter( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
The regplot( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
A Statistics Application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
The StatsWin Constructor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
The itemStateChanged( ) Handler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
The actionPerformed( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
The shutdown( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
The createMenu( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
The DataWin Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
Putting Together the Pieces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
Creating a Simple Statistical Applet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
Some Things to Try . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
Chapter 9 Financial Applets and Servlets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
Finding the Payments for a Loan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
The RegPay Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
The init( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
The actionPerformed( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
The paint( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
The compute( ) Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
Finding the Future Value of an Investment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
Finding the Initial Investment Required to Achieve a Future Value . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
Finding the Initial Investment Needed for a Desired Annuity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
Finding the Maximum Annuity for a Given Investment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
Finding the Remaining Balance on a Loan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
Creating Financial Servlets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310
Using Tomcat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310
Converting the RegPay Applet into a Servlet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
The RegPayS Servlet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
Some Things to Try . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
Chapter 10 AI-Based Problem Solving . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
Representation and Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
Combinatorial Explosions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
Search Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
Evaluating a Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
The Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
A Graphic Representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
The FlightInfo Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
The Depth-First Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
An Analysis of the Depth-First Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336
The Breadth-First Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336
An Analysis of the Breadth-First Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338
Adding Heuristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
The Hill-Climbing Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340
An Analysis of Hill Climbing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
The Least-Cost Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346
An Analysis of the Least-Cost Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347
Finding Multiple Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348
Path Removal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
Node Removal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
Finding the “Optimal” Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
Back to the Lost Keys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367