Лабораторные работы по Java

Этот репозиторий содержит все лабораторные работы по курсу Java. Корневой Maven-проект (формат WAR) объединяет ЛР 1–8, калькулятор на JavaFX, задания по XML, JDBC и Hibernate. В каталоге database/ лежат шесть независимых Maven-модулей — по одному на каждую требуемую СУБД (PostgreSQL, ClickHouse, MongoDB, Cassandra, Neo4j и Redis).

Обзор репозитория

• pom.xml — настройка сборки (Java 22, JavaFX, JDBC, Hibernate, Servlet/JSP).
• src/main/java/org/example/java/application/development — исходники всех лабораторных (lr1…lr8) и общие исключения.
• src/main/resources — вспомогательные данные: DTD/XML для ЛР7, hibernate.cfg.xml для ЛР8 и т.д.
• src/main/webapp — JSP, CSS и JS для веб-части ЛР8.
• database/ — отдельные Maven-проекты для CRUD-демонстраций в разных СУБД.
• Корневой docker-compose.yml поднимает PostgreSQL 16 для ЛР6 и ЛР8. Файл database/docker-compose.yml оставлен пустым под единый стек для модулей базы данных.

Содержание

• Инструменты и сборка
• ЛР 1: Транспортные модели
• ЛР 2: Сериализация и ввод-вывод
• ЛР 3: Паттерны многопоточности
• ЛР 4: Сетевые серверы
• ЛР 5: Калькулятор на JavaFX
• ЛР 6: JDBC и музыкальный магазин
• ЛР 7: XML + HTML/CSS/JS
• ЛР 8: Hibernate + JSP + AJAX
• Набор лабораторных по базам данных
• Вспомогательные материалы
• Последнее обновление

Инструменты и сборка

• Требования: JDK 22+, Maven 3.9+, Docker Desktop (для поднятия БД).
• Полная сборка: mvn -q clean package. WAR и JavaFX плагины подключены автоматически.
• Запуск консольной ЛР: mvn -q exec:java -Dexec.mainClass=полное.имя.Класса.
• Запуск калькулятора: mvn -q javafx:run (используется Lab5Main).
• Деплой веб-приложения ЛР8: mvn -q package, далее развернуть target/untitled1-1.0-SNAPSHOT.war в Tomcat 10+ или другом Jakarta EE 10 контейнере.
• Для ЛР6/ЛР8 перед запуском поднимите PostgreSQL: docker compose up -d в корне. Модуль database/ можно запускать либо с собственным compose, либо через одиночные docker run.

ЛР 1: Транспортные модели

Файлы

• lr1/TransportVehicle.java — интерфейс для работы с брендом, списком моделей и их ценами.
• lr1/Automobile.java — реализация на массиве Model[].
• lr1/Motorcycle.java — реализация на двусвязном кольцевом списке с фиктивным узлом HEAD.
• lr1/Lab1Main.java — демо-сценарий.
• exception/* — исключения (DuplicateModelNameException, NoSuchModelNameException, ModelPriceOutOfBoundsException) и утилиты для печати.

Ключевые моменты

• Automobile увеличивает массив через Arrays.copyOf, удаляет элементы System.arraycopy и строго проверяет цены (нельзя NaN и < 0).
• Motorcycle хранит size, обновляет lastModified, добавляет модели прямо перед HEAD, а удаление выполняет через перепривязку ссылок.
• TransportVehicleUtils.averagePrice аккуратно суммирует цены и возвращает 0, если моделей нет.
• В Lab1Main последовательно демонстрируются связанные операции и обработка исключений.

Как запустить

mvn -q exec:java -Dexec.mainClass=org.example.java.application.development.lr1.Lab1Main

ЛР 2: Сериализация и ввод-вывод

Файлы

• Классы lr2/ повторяют интерфейсную модель, но реализуют Serializable.
• lr2/TransportVehicleUtils.java — двоичная и текстовая сериализация.
• lr2/Lab2Main.java — пример сохранения и восстановления из разных форматов.

Ключевые моменты

• Motorcycle делает lastModified transient и восстанавливает значение в readObject.
• TransportVehicleUtils.outputTransportVehicle пишет строки в UTF-8 с длиной, inputTransportVehicle собирает Automobile, вызывая addModel.
• Текстовые методы используют табуляцию, экранируют \t и детально сообщают об ошибках формата.
• Lab2Main пишет файлы в target/lr2/ (vehicle.bin, vehicle.txt, vehicles.ser), использует System.in/out и проверяет сериализацию через ObjectInputStream.

Как запустить

mvn -q exec:java -Dexec.mainClass=org.example.java.application.development.lr2.Lab2Main

ЛР 3: Паттерны многопоточности

Файлы

• lr3/Lab3Main.java и помощники: ModelPrintingThread, PricePrintingThread, TransportSynchronizer, SequentialModelRunnable, SequentialPriceRunnable, BatchPrintCoordinator, ModelsBatchPrinter, PricesBatchPrinter, BrandPrinterTask, VehicleFromFileProducer.

Ключевые моменты

• Базовые потоки выводят модели и цены, выставляют приоритеты и при прерывании повторно вызывают interrupt().
• TransportSynchronizer синхронизируется на приватном lock, чередует вывод модели и цены через wait/notifyAll и методы canPrintModel/canPrintPrice.
• BatchPrintCoordinator демонстрирует работу ReentrantLock и Condition.
• runExecutorDemo использует ExecutorService с пулом на 2 потока.
• VehicleFromFileProducer создает файлы в target/lr3/brands/ и показывает разницу между put и add при заполненной очереди ArrayBlockingQueue.

Как запустить

mvn -q exec:java -Dexec.mainClass=org.example.java.application.development.lr3.Lab3Main

ЛР 4: Сетевые серверы

Файлы

• lr4/SequentialServer.java
• lr4/ParallelServer.java
• lr4/TransportClient.java
• lr4/TransportSamples.java

Ключевые моменты

• Последовательный сервер (порт 5000 по умолчанию) обслуживает по одному клиенту, принимает массив TransportVehicle[], вычисляет среднюю цену и отправляет Double.
• Параллельный сервер (порт 5001) использует пул на четыре потока, разделяя вычисление со вспомогательным методом SequentialServer.computeAverage.
• Клиент собирает тестовый автопарк через TransportSamples.createSampleFleet() и выводит ответ сервера.

Как запустить

1. В одном терминале: mvn -q exec:java -Dexec.mainClass=org.example.java.application.development.lr4.SequentialServer.
2. В другом: mvn -q exec:java -Dexec.mainClass=org.example.java.application.development.lr4.TransportClient -Dexec.args="127.0.0.1 5000".
3. Для параллельной версии замените класс сервера.

ЛР 5: Калькулятор на JavaFX

Файлы

• lr5/CalculatorApp.java
• lr5/Lab5Main.java

Ключевые моменты

• Используется одно поле TextField display, куда последовательно выводятся ввод и результат.
• Состояние хранится в storedValue, pendingOperator, startNewNumber, errorState.
• processOperator сразу считает предыдущую операцию (пример 3 + 5 *), processSqrt блокирует отрицательные аргументы, applyOperation содержит проверки деления на ноль и 0^x.
• registerKeyboardShortcuts поддерживает цифры, десятичный разделитель, арифметические клавиши, Enter, Escape/Delete, R (корень) и P/^ (степень); при ошибке выводится Alert.

Как запустить

mvn -q javafx:run

ЛР 6: JDBC и музыкальный магазин

Файлы

• lr6/Lab6Main.java
• lr6/DatabaseConfig.java
• lr6/MusicStoreRepository.java
• lr6/MusicStoreSql.java
• lr6/AlbumShortestTrack.java

Ключевые моменты

• DatabaseConfig.fromEnv() читает LR6_DB_URL, LR6_DB_USER, LR6_DB_PASSWORD (по умолчанию jdbc:postgresql://localhost:5432/music_store, postgres/postgres).
• MusicStoreSql содержит DDL/seed-скрипты: последовательность music_store_id_seq, таблицы artist, album, track с ограничениями.
• MusicStoreRepository инкапсулирует PreparedStatement, JOIN LATERAL для поиска самой короткой композиции, CRUD по трекам и поиск альбома.
• AlbumShortestTrack хранит данные отчета и форматирует длительность мм:сс.
• Lab6Main пересоздает схему в транзакции, печатает отчет для треков ≥ 5 минут и демонстрирует CRUD.

Как запустить

1. docker compose up -d (корень).
2. mvn -q exec:java -Dexec.mainClass=org.example.java.application.development.lr6.Lab6Main.

ЛР 7: XML + HTML/CSS/JS

Файлы

• Backend: lr7/Lab7Main.java, StudentAverageCorrector.java, resources/.../student.dtd, student-sample.xml.
• Frontend: resources/.../web/index.html, result.html, styles.css, app.js, favorite-photo.jpg.

Ключевые моменты

• Lab7Main принимает два пути (вход/выход), сохраняет DOCTYPE, включает namespaceAware, ошибки приводят к exit(3).
• StudentAverageCorrector суммирует mark в <subject>, округляет среднее до двух знаков (HALF_UP) и удаляет <average>, когда предметов нет.
• Веб-часть реализует требуемые страницы: index.html с полями, подсказками, радио-кнопками; app.js пишет в sessionStorage и переходит на result.html, где таблица строится динамически, добавлена фотография и ссылка с hover-эффектом. Стили — в styles.css.

Как запустить

• XML: mvn -q exec:java -Dexec.mainClass=org.example.java.application.development.lr7.Lab7Main -Dexec.args="input.xml output.xml".
• HTML/CSS/JS: открыть src/main/resources/org/example/java/application/development/lr7/web/index.html.

ЛР 8: Hibernate + JSP + AJAX

Файлы

• Сущности: lr8/entity/Artist.java, Album.java, Track.java.
• Сервисы: lr8/MusicStoreService.java, MusicStoreSeeder.java, AutocompleteItem.java, HibernateUtil.java.
• CLI: lr8/Lab8HibernateDemo.java.
• Веб: lr8/web/BaseServlet.java, CatalogServlet.java, ReportsServlet.java, AutocompleteServlet.java.
• JSP/CSS/JS: webapp/WEB-INF/jsp/catalog.jsp, reports.jsp, index.jsp, static/app.css, static/app.js.
• Конфигурация: resources/.../lr8/hibernate.cfg.xml, webapp/WEB-INF/web.xml.

Ключевые моменты

• HibernateUtil подставляет env.LR8_DB_*, если переменных окружения нет, и создает SessionFactory.
• Сущности используют @SequenceGenerator, деля последовательность с JDBC-версией.
• MusicStoreService умеет дропать/создавать таблицы, выполнять CRUD, отчеты (queryAlbumWithShortestTrack, queryGenreTrackCount) и автодополнение.
• MusicStoreSeeder добавляет тестовые данные (2 артиста, 2 альбома, 4 трека).
• Lab8HibernateDemo запускает сидирование, выводит список артистов/альбомов, обновляет и удаляет трек, печатает отчеты.
• Веб-часть: CatalogServlet обслуживает формы (создание артиста/альбома, CRUD по трекам), ReportsServlet показывает отчеты, AutocompleteServlet возвращает JSON для static/app.js.

Как запустить

1. Настройте LR8_DB_URL/LR8_DB_USER/LR8_DB_PASSWORD или используйте контейнер из корня.
2. CLI: mvn -q exec:java -Dexec.mainClass=org.example.java.application.development.lr8.Lab8HibernateDemo.
3. Веб: mvn -q package, развернуть WAR и открыть /music и /reports.

Набор лабораторных по базам данных

Каждый каталог в database/ — отдельный Maven-проект. После запуска соответствующей СУБД выполните:

cd database/<db>
mvn -q exec:java

PostgreSQL

• Точка входа: database/postgresql/.../PostgresCrudDemo.java.
• Схема: purchase_order и order_line (FK, RETURNING id).
• Сценарий: пересоздать таблицы, добавить заказ и позиции, вывести список, обновить количество, удалить позицию, показать отчеты (заказы по клиентам и суммы по товарам).
• Переменные: PG_URL, PG_USER, PG_PASSWORD (дефолт jdbc:postgresql://localhost:5432/lr_postgres, postgres/postgres).

ClickHouse

• Точка входа: database/clickhouse/.../ClickHouseCrudDemo.java.
• MergeTree-таблица cities с сортировкой (country, name).
• Сценарий: DROP/CREATE, вставки, ALTER ... UPDATE, ALTER ... DELETE, выборка и GROUP BY country.
• Переменные: CH_URL, CH_USER, CH_PASSWORD.

MongoDB

• Точка входа: database/mongodb/.../MongoCrudDemo.java.
• Коллекция books в базе lr_mongo, _id = ISBN.
• Сценарий: очистить коллекцию, вставить записи, прочитать, попытаться обновить год, удалить документ и выполнить агрегацию по годам.
• Переменная: MONGO_URI (по умолчанию mongodb://localhost:27017).
• Примечание: методы updateYear и runReports пока используют заглушки ""; замените их на реальные операторы ($set, $group, $sort) перед запуском на сервере.

Cassandra

• Точка входа: database/cassandra/.../CassandraCrudDemo.java.
• Кейспейс lr_cassandra, таблица sensors(id text PRIMARY KEY, location text, last_value double).
• Сценарий: пересоздать кейспейс, добавить датчики, прочитать, обновить расположение, удалить запись, вывести список идентификаторов.
• Переменные: CASSANDRA_HOST, CASSANDRA_PORT, CASSANDRA_DC.

Neo4j

• Точка входа: database/neo4j/.../Neo4jCrudDemo.java.
• Модель: вершины Person, ребра FRIEND.
• Сценарий: очистить граф, создать людей, связать, вывести, обновить возраст, удалить связь и показать отчеты (старше 25, количество друзей).
• Переменные: NEO4J_URI, NEO4J_USER, NEO4J_PASSWORD.

Redis (заготовка)

• В database/redis пока только pom.xml с зависимостью Jedis и README.md с планом (CRUD на HASH/SET/ZSET). Реализации RedisCrudDemo.java нет — добавьте по образцу других модулей.

Вспомогательные материалы

• Пакет exception содержит общие исключения и TransportVehicleUtils.
• src/main/java/.../Main.java — отдельный скрипт Robot, нажимающий клавиши 1-2-3 (к лабораторным не относится).
• ЛР2 и ЛР3 создают временные каталоги target/lr2 и target/lr3/brands.
• Корневой docker-compose.yml разворачивает PostgreSQL 16 с volume postgres-data.

Последнее обновление

Последнее обновление: 2026-01-14.