Java год создания. Введение в Java. Обширная базовая библиотека

В данном руководстве мы расскажем обо всём, что нужно знать перед началом изучения программирования на Java . Вы узнаете о возможностях платформы, её применении, а также о том, как правильно начать изучение Java .

Что такое язык программирования Java?

В 1991 году «Зелёная команда », подразделение Sun Microsystems , возглавляемое Джеймсом Гослингом , создала язык для программирования бытовых электронных устройств. На тот момент он назывался Oak («Дуб »). Почему «Дуб »? Просто потому, что за окном рабочего кабинета Гослинга росло это дерево.

«Зелёная команда » продемонстрировала использование Oak в интерактивном телевизоре. Но для цифрового кабельного телевидения тех лет эта технология была слишком передовой. Одновременно с этим набирал популярность интернет, для которого новый язык программирования подходил лучше всего.

Через некоторое время новый язык переименовали в Green , и уже после этого - в Java , в честь кофе с острова Ява. Поэтому на логотипе Java изображена кружка с кофе.

Во время разработки Java были популярны C/С++ , поэтому Гослинг сделал синтаксис языка похожим на C/C++ и реализовал для него принцип «написать один раз - запустить где угодно ». В 1995 году Sun Microsystems выпустили первую официальную версию Java . И одновременно с этим было объявлено, что Java войдёт в состав браузера Netscape Navigator .

В 2010 году компания Sun Microsystems вместе с языком программирования Java была приобретена корпорацией Oracle .

История версий Java

  1. Июнь 1991 – старт проекта разработки языка программирования Java .
  2. JDK 1.0 – Январь 1996 года.
  3. JDK 1.1 – Февраль 1997 года.
  4. J2SE 1.2 – Декабрь 1998 года.
  5. J2SE 1.3 – Май 2000 года.
  6. J2SE 1.4 – Февраль 2002 года.
  7. J2SE 5.0 – Сентябрь 2004 года.
  8. Java SE 6 – Декабрь 2006 года.
  9. Java SE 7 – Июль 2011 года.
  10. Java SE 8 – 18 марта 2014 года.
  11. Java SE 9 – 21 сентября 2017 года.

Функции языка программирования Java

Java - межплатформенный язык

Код Java , написанный на одной платформе (то есть операционной системе ), можно запустить без изменений на других платформах.

Для запуска Java используется виртуальная машина Java (Java Virtual Machine, JVM ). JVM обрабатывает байтовый код, после чего процессор обрабатывает код, полученный от JVM . Все виртуальные машины работают аналогично, поэтому один и тот же код работает одинаково во всех операционных системах, что и делает Java межплатформенным языком программирования.

Объектно-ориентированный язык программирования

Существуют различные стили программирования, и один из самых популярных - объектно-ориентированное программирование. При таком подходе сложная проблема разбивается на более мелкие путём создания объектов. Благодаря чему код можно использовать повторно.

Объектно-ориентированные функции есть во многих языках программирования, включая Java , Python и C++ . Если вы серьёзно настроены освоить программирование, объектно-ориентированный подход стоит включить в план своего обучения.

Java работает быстро

Ранние версии языка программирования Java часто критиковали за медленную работу. Но сегодня ситуация кардинально поменялась. Новые версии JVM работают значительно быстрее, а интерпретирующие их процессоры становятся всё шустрее.

Сегодня Java - один из самых быстрых языков программирования. Хорошо оптимизированный Java-код работает почти так же быстро как низкоуровневые языки программирования, такие как C/C++ и намного быстрее, чем Python , PHP и т.д.

Java - безопасная платформа

Java представляет собой :

  • безопасную платформу для разработки и запуска приложений;
  • предоставляет средства для автоматического управления памятью, что снижает уязвимость кода;
  • обеспечивает безопасную передачу данных.

Обширная базовая библиотека

Одна из причин широкого распространения Java - огромная стандартная библиотека. В ней можно найти сотни классов и методов из различных пакетов, облегчающих жизнь разработчикам. К примеру,

java.lang – это продвинутые функции для строк, массивов и т.д.

java.util – библиотека для работы со структурами данных, регулярными выражениями, датой и временем и т.д.

kava.io - библиотека для ввода/вывода файлов, обработки исключений и т.д.

Применение платформы Java

Перед обучением Java программированию с нуля , нужно знать, что на это платформе работает более 3 миллиардов устройств по всему миру. Для чего конкретно можно её применить:

  1. Приложения для Android - для разработки Android-приложений язык программирования Java часто используется в сочетании с Android SDK (от английского software development kit - комплект разработки программного обеспечения ).
  2. Веб-приложения - Java используется для создания сетевых приложений с помощью серверных программ, фреймворка Struts и JSP . Вот некоторые популярные веб-приложения, написанные на Java: Google.com , Facebook.com , eBay.com , LinkedIn.com .

Стоит отметить, что эти сайты не обязательно написаны исключительно на Java , и могут использовать и другие языки программирования.

  1. Разработка программного обеспечения – на Java написаны такие программы как Eclipse , OpenOffice , Vuze , MATLAB и многие другие.
  2. Обработка Big Data – для обработки «больших данных » можно воспользоваться фреймворком Hadoop , написанным на Java .
  3. Трейдинговые системы – используя платформу Oracle Extreme Java Trading Platform , можно писать программы для трейдинга.
  4. Встраиваемые устройства – на основе технологии Java Embedded от Oracle сегодня работают миллиарды устройств, таких как телевизоры, SIM-карты , проигрыватели Blu-ray и т.д.

Также программирование на Java используется для разработки игр, научных приложений (к примеру, для обработки естественного языка ) и во многих других областях.

Терминология Java, которую следует знать

Java – это набор технологий (язык программирования и компьютерная платформа ), предназначенных для создания и запуска программного обеспечения. Однако термином Java часто обозначают и сам язык программирования.

Язык программирования Java – межплатформенный объектно-ориентированный язык программирования общего назначения, обладающий широкими возможностями.

Java 9 – последняя на момент написания данной статьи версия Java .

Java EE , Java Me и Java SE – эти названия обозначают Java Enterprise Edition , Micro Edition и Standard Edition , соответственно.

Java EE нацелена на приложения, запускаемые на серверах. Java ME создана для ограниченных по мощности устройств, таких как встраиваемые устройства. Java SE - стандартное издание Java для написания обычных программ.

Если вы новичок в Java-программировании , рекомендуем начать с Java SE .

JVM — Java Virtual Machine («виртуальная машина Java ») - это программа, позволяющая компьютеру запускать программы, написанные на Java .

JRE – Java Runtime Environment («среда выполнения Java ») включает в себя JVM , соответствующие библиотеки и другие компоненты, необходимые для запуска программ. Но в JRE нет компилятора, отладчика и других средств разработки.

JDK – Java Development Kit (комплект Java разработчика ) содержит JRE и другие инструменты разработки, такие как компиляторы, отладчики и т.д.

Как запустить Java на своей операционной системе

Как запустить Java на Mac OS

Вот что нужно сделать для Java программирование с нуля и установки платформы на Mac OS X или macOS :

  1. Скачайте свежую версию Java (JDK ) со страницы загрузки Java SE .
  2. Дважды кликните по скачанному DMG-файлу и следуйте инструкциям программы-установщика.
  3. Для верификации установки откройте терминал и введите следующую команду:

javac –version

Если Java установлена верно, на экран будет выведена версия программы (например, javac 1.8.0_60 ).

Следующим шагом будет установка IDE (интегрированной среды разработки ) для написания и запуска Java-кода . Мы установим бесплатную версию IntelliJ IDEA и запустим на ней Java . Вот что нужно для этого сделать:

  1. Перейдите на страницу загрузки IntelliJ и скачайте бесплатную версию Community Edition .
  1. Откройте скачанный DMG-файл и следуйте инструкциям по установке. Для быстрого доступа можно переместить IntelliJ IDEA в папку «Программы ».
  2. Откройте IntelliJ IDEA . Выберите опцию «Don ’ t import settings » («Не импортировать настройки ») и нажмите «Ok » . После этого примите политику приватности Jetbrains , нажав на кнопку «Accept » .
  3. Теперь можно настроить интерфейс под себя. Также можно пропустить этот шаг и оставить всё по умолчанию. Если не уверены, просто пропускайте этот шаг, нажав кнопку «Skip All and Set Defaults » («Пропустить всё и установить настройки по умолчанию »).
  1. Программа покажет вам страницу приветствия. Нажмите на кнопку «Create New Project » («Создать новый проект »).
  2. В следующем окне выберите «Java » в левой панели и нажмите «New » вверху окна программы для выбора «JDK » . Здесь надо выбрать место, куда установили JDK , после чего нажать Next .
  1. У вас будет вариант создать проект из шаблона («Create project from template » ). Игнорируем его и нажимаем кнопку «Next » .
  2. На следующем шаге установки языка программирования Java введите имя проекта и нажмите кнопку «Finish » .
  3. В левой панели вы увидите свой проект. Если панели не видно, перейдите в меню Views > Tool Windows > Project .
  4. Зайдите в Hello > New > Java и задайте имя класса. Мы назвали его First .
  1. Для запуска только что написанной программы, зайдите в Run > Run… Нажмите на First (то есть имя созданного нами файла

Как запустить Java на Linux

Для запуска примеров из уроков программирования с нуля Java на Linux понадобится JAVA SE Development Kit (JDK ) и IDE для разработки своих проектов. Следуйте инструкции шаг за шагом, чтобы начать работу с Java .

Установите Java

  1. Откройте терминал и наберите следующую команду для установки Java:

    sudo add-apt-repository ppa:webupd8team/java sudo apt update; sudo apt install oracle-java8-installer

  1. Примите лицензионное соглашение и условия использования, нажав «OK » и «Yes » , соответственно.
  2. Вы установили Java . Чтобы проверить, что установка прошла без ошибок, введите в терминале следующую команду:

java –version

Если выводится текущая версия, установка прошла успешно. Если же нет, сверьтесь со страничкой помощи Oracle .

Установка IntelliJ IDEA

  1. Перейдите на .
  1. Скачайте бесплатную версию Community Edition , нажав кнопку «Загрузить ».
  2. После скачивания смените в терминале директорию на директорию загрузок и извлеките tar-файл Java в папку /opt следующей командой:

sudo tar xf .tar.gz -C /opt/

  1. После распаковки поменяйте директорию на папку bin программы IntelliJ IDEA :

    cd /opt//bin

  2. Для запуска IDE вводим следующую команду:
  3. Выбираем «Don ’ t import settings » («Не импортировать настройки ») и нажимаем «OK » . После этого принимаем политику приватности Jetbrains , нажав на кнопку «Accept » .
  4. Теперь для прохождения курсов программирования Java можно настроить интерфейс под себя. Создайте ярлык на рабочем столе для быстрого доступа к программе. После этого для запуска IDE нажимаем «Next » на всех следующих этапах.
  5. Программа покажет страницу приветствия. Нажмите «Create New Project » («Создать новый проект »).
  6. В следующем окне выберите «Java » в левой панели и убедитесь, что в строке Project SDK выбрана Java . Если нет, то выберите местоположение, куда установили JDK: /usr/lib/jvm/java-8-oracle.
  1. Два раза нажимаем «Next » и создаём проект.
  2. На следующем шаге введите имя проекта и нажмите кнопку «Finish » . Теперь в левой панели вы увидите свой проект. Если этой панели не видно, перейдите в меню Views > Tool Windows > Project .
  3. Добавьте новый класс Java . Выберите src на левой панели правой кнопкой и зайдите в New > Java Class . Задайте имя класса. В имени класса не должно быть пробелов.
  1. Напишите Java-код и сохраните проект.
  2. Для запуска программы, зайдите в Run > Run … Нажмите на HelloWorld (название проекта ) - программа скомпилирует файл и запустит его.

Как запустить Java на Windows (XP, 7, 8 и 10)

Для освоения Java основ программирования и запуска платформы на Windows потребуется JAVA SE Development Kit (JDK) и IDE для разработки проектов. Следуйте пошаговой инструкции, приведенной ниже:

Установка Java

  • Перейдите на страницу загрузки Java Standard Edition Development Kit .
  1. В разделе Java SE Development Kit вверху таблицы нажмите «Accept License agreement» («Принять лицензионное соглашение »). Затем кликните по ссылке Windows (x64) , если у вас 64-битная операционная система или Windows (x86) , если у вас 32-битная ОС .
  1. После скачивания запустите установочный файл и следуйте инструкциям, которые будут появляться на экране. Нажмите «Next ». Выберите все функции, нажав «This feature will be installed on local hard drive » и скопируйте место установки (оно выделено жёлтым ) в «Блокнот », после чего снова нажмите «Next ».
  1. В процессе установки появится запрос об установке JRE . Нажмите «Next » , а затем «Finish » для завершения установки.
  2. Теперь необходимо отредактировать переменную PATH . Перейдите в Панель управления > Система и безопасность > Система . В левой панели выберите «Дополнительные параметры системы».
  1. Нажмите «Переменные среды» . В разделе «Системные переменные» найдите переменную PATH и в следующем окне нажмите «Изменить» .
  1. Выберите весь текст в поле «Значение переменной» и скопируйте его в отдельный текстовый файл. Так будет легче его отредактировать и проверить на наличие ошибок. Посмотрите, есть ли в скопированном тексте строка: C : ProgramData Oracle Java javapath ; . Если да, то можно переходить к следующему шагу. Если нет, то вставьте скопированное ранее место установки в начало переменной и добавьте в конце строки bin вот так: C : Program Files (x 86) Java jdk 1.8.0_112 bin ; Обратите внимание, что ваша версия JDK (jdk 1.8.0_112 ) может отличаться. Скопируйте значение переменной и вставьте его в окошко PATH .
  1. Нажмите «ОК », чтобы сохранить внесенные изменения.
  2. Чтобы проверить, правильно ли установлена платформа для введения в программирование Java , откройте командную строку , набрав cmd в строке поиска Windows или через команду «Выполнить… » (Windows — R ). Введите команду java -version . Если отображается текущая версия Java , значит, установка прошла успешно. Если нет, сверьтесь со страничкой помощи Oracle .

Установка IntelliJ IDEA

  1. Перейдите на страницу загрузки IntelliJ IDEA .
  2. Скачайте бесплатную версию Community Edition , нажав «Загрузить ».
  1. После загрузки запустите файл установки и следуйте инструкциям, которые будут появляться на экране. Затем создайте ярлык на рабочем столе для 64-битной версии и добавьте ассоциации с расширением .java . Нажмите «Next » и продолжайте установку.
  1. После установки откройте IntelliJ IDEA , нажав на значок на рабочем столе.
  2. Выберите «Don ’ t import settings » («Не импортировать настройки ») и нажмите «OK ». После этого принимаем политику приватности Jetbrains, нажав «Accept ».
  3. Теперь можно настроить интерфейс под себя. Также можно пропустить этот шаг и оставить всё по умолчанию, нажав кнопку «Skip All and Set Defaults ».
  4. Программа покажет страницу приветствия. Нажмите «Create New Project » («Создать новый проект »).
  1. В следующем окне выберите «Java » в левой панели и нажмите «New » в верхней части окна программы для выбора JDK . Здесь надо выбрать местоположение, куда установили JDK во время установки Java , после чего нажать «Next ».
  2. IntelliJ IDEA найдёт JDK и распознает его. Никакие другие опции отмечать не нужно, просто нажмите «Next » .
  3. На следующем экране введите имя проекта: HelloWorld и нажмите «Finish ». Если программа скажет, что директории не существует, нажмите «ОК ». Если вы не видите левой панели, перейдите в меню Views > Tool Windows > Project .
  4. Чтобы задать имя класса, выберите в левой панели папку src. Кликните по ней правой кнопкой мыши, зайдите в New > Java и задайте имя класса. В имени класса не должно быть пробелов.
  1. Напишите код и сохраните проект Java урока программирования .
  2. Для запуска программы, зайдите в меню Run > Run … Нажмите на HelloWorld - программа скомпилирует файл и запустит его.

Ваша первая программа на Java

Чтобы познакомить пользователей с новым языком программирования, используют программу Hello World («Привет, мир! »). Это простая программа, которая выводит на экран слова Hello, World ! В этом разделе мы научим вас писать данную программу на Java , используя IntelliJ IDEA .

  1. Откройте IntelliJ IDEA .
  2. Перейдите в File > New > Project… > Java (в левой панели навигации ).
  3. Задайте имя проекта (Project Name ) из курса программирования J a va . Мы назовём его Hello World и нажмём «Finish ».
  4. Теперь нужно создать новый класс Java .
  5. Выберите папку src в левой панели, после чего перейдите в меню File > New > Java Class и задайте имя нового класса- HelloWorld .
  6. Скопируйте следующий код в файл HelloWorld.java и сохраните его.

public class HelloWorld { public static void main(String args) { // prints "Hello, World!" System.out.println("Hello, World!"); } }

  1. Нажмите кнопку запуска (Run ). Если всё в порядке, вы увидите на экране надпись Hello, World !

Как выучить Java?

Официальная документация Java

Oracle , компания, владеющая Java , публикует качественные уроки. Официальная документация освещает все функции Java и регулярно обновляется.

Примечание: единственный минус - официальная документация Java не всегда написана самым простым языком.

Если вы действительно хотите научиться программированию на Java , купите хорошую книгу. Конечно, 1000 страниц не прочитать за один день. Но хороший учебник поможет вам научиться программированию.

Java: Полное руководство (10-е издание)

Отличная книга для тех, кто только начинает изучать Java . Последнее издание включает все функции релиза Java 8 .

В книге описано всё, что нужно знать о программировании на Java , включая синтаксис, ключевые слова и фундаментальные основы программирования, а также библиотеку API Java , апплеты Java и многое другое.

Философия Java (4-е издание)

Если вы переходите на Java с другого языка программирования, эта книга для вас. Если же вы начинаете с нуля, лучше всего читать её вместе с другой.

Java 8. Карманный справочник: Скорая помощь Java-программистам

Эта книга содержит понятные ответы на вопросы, возникающие при обучении J ava программированию с нуля . Она кратко рассказывает обо всех основных концепциях Java (включая Java 9 ). Не хотите листать сотни страниц в поисках нужной строчки? Купите эту книгу.

Вместо заключения

Если начнёте изучать Java , не ошибётесь - это перспективный язык программирования, полный самых разнообразных возможностей.

Перед тем, как приступить к изучению Java , воспользуйтесь несколькими советами:

  • Не читайте обучающие статьи и примеры как роман. Единственный способ стать хорошим программистом - писать много кода.
  • Если переходите с другого языка программирования (скажем , C# ), не надо писать код в стиле C# .
  • Найдите онлайн-сообщества, посвященные Java . Когда научитесь писать простые программы на Java , найдите популярные сайты и форумы, посвященные Java . Пробуйте решать проблемы, возникающие у других программистов. Это отличный способ расширить собственные знания. К тому же, если у вас возникнет загвоздка, вы будете знать, где можно попросить помощи.

Надеемся, эта статья подтолкнёт вас к изучению Java и поможет начать работу над первыми программами.

Данная публикация представляет собой перевод статьи «Learn Java Programming. The Definitive Guide » , подготовленной дружной командой проекта

Прежде, чем перейти к обучению, начнём с введения в java-программирование, разберёмся, что это за такой язык программирования. Немного истории. Язык Java разработан компанией Sun Microsystems, создателем которого был Джеймс Гослинг, и выпущен в 1995 году в качестве основных компонентов компании Sun Microsystems - Java платформ (Java 1.0 ).

По состоянию на 2017 год последней версией Java Standard Edition является 8 (J2SE). С развитием Java, и её широкой популярностью, несколько конфигураций были построены для различных типов платформ. Например: J2EE - приложения для предприятий, J2ME - для мобильных приложений.

Sun Microsystems переименовала прежнюю версию J2 и ввела новые: Java SE, Java EE и Java ME. Введение в программирование Java различных версий подтверждало знаменитый слоган компании «».

История создания языка Java

История создания языка Java начинается в июне 1991 года, когда Джеймс Гослинг создал проект для использования в одном из своих многочисленных сет-топ проектов. Язык, который рос вне офиса Гослинга, как дуб, Oak - первоначальное название Java до 1995 года, после в дальнейшем история Java продолжалась под именем Green , а позже был переименован как Java.

Но официальной датой создания языка Java считается 23 мая 1995 года, после выпуска компанией Sun первой реализации Java 1.0. Она гарантировала «Напиши один раз, запускай везде », обеспечивая недорогой стоимостью на популярных платформах.

13 ноября 2006 года, Sun выпустила большую часть как свободное и открытое программное обеспечение в соответствии с условиями GNU General Public License (GPL).

После 8 мая 2007 года судьба Java сложилась иначе. Компания завершила процесс, делая все чтобы исходный код был бесплатным и открытым, кроме небольшой части кода, на который компания не имела авторских прав.

Преимущества Java как языка программирования

Объектно-ориентированный : в Java все является объектом. Дополнение может быть легко расширено, так как он основан на объектной модели.

Платформонезависимый : в отличие от многих других языков, включая C и C++, Java, когда был создан, он не компилировался в платформе конкретной машины, а в независимом от платформы байт-коде. Этот байт код распространяется через интернет и интерпретируется в Java Virtual Machine (JVM), на которой он в настоящее время работает.

Простой : процессы изучения и введение в язык программирования Java остаются простыми. Если Вы понимаете основные концепции объектно-ориентированного программирования, то он будет прост для Вас в освоении.

Безопасным : методы проверки подлинности основаны на шифровании с открытым ключом.

Архитектурно-нейтральным : компилятор генерирует архитектурно-нейтральные объекты формата файла, что делает скомпилированный код исполняемым на многих процессорах, с наличием системе Java Runtime.

Портативный : архитектурно-нейтральный и не имеющий зависимости от реализации аспектов спецификаций - все это делает Java портативным. Компилятор в Java написан на ANSI C с чистой переносимостью, который является подмножеством POSIX.

Прочный : прилагает усилия, чтобы устранить ошибки в различных ситуациях, делая упор в основном на время компиляции, проверку ошибок и проверку во время выполнения.

Многопоточный : функции многопоточности, можно писать программы, которые могут выполнять множество задач одновременно. Введение в язык Java этой конструктивной особенности позволяет разработчикам создавать отлаженные интерактивные приложения.

Интерпретированный : Java байт-код переводится на лету в машинные инструкции и нигде не сохраняется. Делая процесс более быстрым и аналитическим, поскольку связывание происходит как дополнительное с небольшим весом процесса.

Высокопроизводительный : введение Just-In-Time компилятора, позволило получить высокую производительность.

Распространенный : предназначен для распределенной среды интернета.

Динамический : программирование на Java считается более динамичным, чем на C или C++, так как он предназначен для адаптации к меняющимся условиям. Программы могут выполнять обширное количество во время обработки информации, которая может быть использована для проверки и разрешения доступа к объектам на время выполнения.

После небольшого введения, обзора преимуществ и истории Java, приступим к нашему обучению.

Инструменты, которые понадобятся

Для выполнения примеров, рассмотренных в этом учебнике , Вам нужен компьютер Pentium 200 МГц с минимальной оперативной памятью 64 Мб (рекомендуется оперативная память 128 Мб).

Вам также понадобится следующее программное обеспечение:

  • Linux 7.1, Windows 95/98/2000/7/8 и выше или другая операционная система.
  • JDK 5 и выше.
  • Notepad или любой другой текстовый редактор.

Самоучитель обеспечит необходимыми навыками для создания GUI, сетевых и веб-приложений.

Ознакомившись с особенностями истории появления и преимуществами Java, Вы закончили урок введения в язык программирования. Следующий урок будет Вас вести к изучению языка и документации. Проинструктирует Вас о том, как установить и подготовить среду для разработки приложений.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

2. Достоинства языка

2.1 Безопасность

2.3 Надежность

2.4 Интерактивность

2.7 Простота изучения

3. Аплеты JAVA

5. Мобильность JAVA

Заключение

Список литературы

Введение

Сегодня создание программного обеспечения представляет собой чрезвычайно тяжелое занятие. Трудности связаны с разнообразием архитектур машин, операционных систем, графических оболочек и т. д. Стремительный рост технологий, связанных с сетью Internet, дополнительно усложняет эту задачу. К сети Internet подключены компьютеры самых разных типов - IBM PC, Macintosh, рабочие станции Sun и другие. Даже в рамках IBM-совместимых компьютеров, существует несколько платформ, например, MS Windows 9x/Me/XP/NT/2000, OS/2, Solaris, различные разновидности операционной системы UNIX с графической оболочкой X-Windows и т. д. Все эти системы образуют единую сеть, которая должна работать как одно целое, обеспечивая при этом высокий уровень безопасности информации. Под влиянием указанных факторов резко возрастает уровень требований, предъявляемый к программному обеспечению.

Современные приложения должны быть безопасны, высокопроизводительны, работать в распределенной среде, быть нейтральны к архитектуре. Все эти факторы привели к необходимости нового взгляда на сам процесс создания и распределения приложений на множестве машин различной архитектуры. Требования к переносимости заставили отказаться от традиционного способа создания и доставки бинарных файлов, содержащих машинные коды и, следовательно, привязанных к определенной платформе. Созданная компанией Sun Microsystems система разработки Java удовлетворяет всем этим требованиям. Java - объектно-ориентированный язык, удобный и надёжный в эксплуатации благодаря таким своим достоинствам, как многозадачность, поддержка протоколов Internet и многоплатформенность. Java - это интерпретируемый язык, и каждая Java-программа компилируется для гипотетической машины, называемой Виртуальная Машина Java. Результатом такой компиляции является байт-код Java, который в свою очередь может выполняться на любой операционной системе при условии наличия там системы времени выполнения Java, которая интерпретирует байт-код в реальный машинный код конкретной системы.

Однако, такая универсальность данной технологии рождает недостаток - требовательность к ресурсам компьютера. Так как Java-программы не содержат машинного кода, и при их запуске включается в работу система времени выполнения Java, их производительность заметно ниже, чем у обычных программ, составленных, например, на языке программирования C++. Данный недостаток становится с течением времени всё менее ощутим, вследствие роста вычислительной мощности компьютерных систем.

Язык Java является объектно-ориентированным и поставляется с достаточно объемной библиотекой классов. Библиотеки классов Java значительно упрощают разработку приложений, предоставляя в распоряжение программиста мощные средства решения распространенных задач. Поэтому программист может больше внимания уделить решению прикладных задач, а не таких, как, например, организация динамических массивов, взаимодействие с операционной системой или реализация элементов пользовательского интерфейса.

программирование java мобильность

1. История создания языка JAVA

Язык Java зародился как часть проекта создания передового программного обеспечения для различных бытовых приборов. Реализация проекта была начата на языке С++, но вскоре возник ряд проблем, наилучшим средством борьбы с которыми было изменение самого инструмента - языка программирования. Стало очевидным, что необходим платформенно-независимый язык программирования, позволяющий создавать программы, которые не приходилось бы компилировать отдельно для каждой архитектуры и можно было бы использовать на различных процессорах под различными операционными системами.

Рождению языка Java предшествовала довольно интересная история. В 1990 году разработчик ПО компании Sun Microsystems Патрик Нотон понял, что ему надоело поддерживать сотни различных интерфейсов программ, используемых в компании, и сообщил исполнительному директору Sun Microsystems и своему другу Скотту МакНили о своем намерении перейти работать в компанию NeXT. МакНили, в свою очередь, попросил Нотона составить список причин своего недовольства и выдвинуть такое решение проблем, как если бы он был Богом и мог исполнить все, что угодно.

Нотон, хотя и не рассчитывал на то, что кто-то обратит внимание на его письмо, все же изложил свои претензии, беспощадно раскритиковав недостатки Sun Microsystems, в частности, разрабатываемую в тот момент архитектуру ПО NeWS. К удивлению Нотона, его письмо возымело успех: оно было разослано всем ведущим инженерам Sun Microsystems, которые не замедлили откликнуться и высказать горячую поддержку своему коллеге и одобрение его взглядов на ситуацию в Sun Microsystems. Обращение вызвало одобрение и у высшего руководства компании, а именно, у Билла Джоя, основателя Sun Microsystems, и Джеймса Гослинга (James Gosling), начальника Нотона.

В тот день, когда Нотон должен был уйти из компании, было принято решение о создании команды ведущих разработчиков с тем, чтобы они делали что угодно, но создали нечто необыкновенное. Команда из шести человек приступила к разработке нового объектно-ориентированного языка программирования, который был назван Oak (дуб), в честь дерева, росшего под окном Гослинга.

Вскоре компания Sun Microsystems преобразовала команду Green в компанию First Person. Новая компания обладала интереснейшей концепцией, но не могла найти ей подходящего применения. После ряда неудач неожиданно ситуация для компании резко изменилась: был анонсирован броузер Mosaic. Так родился World Wide Web, с которого началось бурное развитие Internet. Нотон предложил использовать Oak в создании Internet-приложений. Так Oak стал самостоятельным продуктом, вскоре был написан Oak-компилятор и Oak-браузер "WebRunner". В 1995 году компания Sun Microsystems приняла решение объявить о новом продукте, переименовав его в Java (единственное разумное объяснение названию - любовь программистов к кофе). Когда Java оказалась в руках Internet, стало необходимым запускать Java-аплеты - небольшие программы, загружаемые через Internet. WebRunner был переименован в HotJava и компания Netscape встала на поддержку Java-продуктов.

2. Достоинства языка

Язык должен был воплощать следующие качества: простоту и мощь, безопасность, объектную ориентированность, надежность, интерактивность, архитектурную независимость, возможность интерпретации, высокую производительность и легкость в изучении. Даже если вы никогда не напишете ни одной строки на языке Java, знать о его возможностях весьма полезно, поскольку именно перечисленные выше свойства языка придают динамику страницам Всемирной паутины.

2.1 Безопасность

Поскольку язык Java предназначен для использования в сетевой или распределенной среде, то вопросам его безопасности было уделено большое внимание. На данный момент язык Java позволяет создавать системы, надежно защищенные от вирусов и несанкционированного доступа.

Но 100% безопасности не может обеспечить ни один язык программирования, ведь все предусмотреть невозможно. Первые дыры в Java были найдены экспертами по вопросам безопасности из Пристонского университета еще в версии Java 1.0. Можно сказать, что все новые ошибки находятся до сих пор, но от этого не застрахован ни один язык программирования.

Тем не менее, специалисты компании Sun делают все, чтобы своевременно устранить бреши в безопасности JDK. Так, компания опубликовала внутренние спецификации интерпретатора языка Java и привлекла к поиску ошибок независимых специалистов в области безопасного ПО.

Вот лишь небольшой список ситуаций, возникновение которых предотвращает система безопасности языка Java:

Переполнение стека выполняемой программы, к которому приводили некоторые черви;

Повреждение участков памяти, которые находятся за пределами пространства, выделенного процессу;

Считывание и запись локальных файлов при использовании безопасного загрузчика классов, например веб-браузера, который запрещает такой доступ к файлам.

Все меры безопасности вполне уместны и обычно работают без проблем, но осмотрительность никогда не повредит. Со временем в язык были добавлены новые средства защиты. Начиная с версии 1.1, в языке Java появилось понятие классов с цифровой подписью. Пользуясь классом с цифровой подписью, вы можете быть уверенными в его авторе. Если вы ему доверяете, то можете предоставить этому классу все привилегии, доступные на вашей машине.

Альтернативный механизм доставки кода, предложенный компанией Microsoft, опирается на технологию ActiveX и для безопасности использует только цифровые подписи. Но этого недостаточно, ведь любой пользователь ПО фирмы Microsoft может подтвердить, что программы даже известных производителей часто завершаются аварийно, создавая тем самым опасность повреждения данных.

В тоже время система безопасности в языке Java намного надежнее технологии ActiveX, поскольку она самостоятельно контролирует приложение с момента его запуска и не позволяет ему причинить ущерб.

2.2 Объектная ориентированность

Язык Java разрабатывался как чисто объектно-ориентированный язык, в отличие от С++, объектная парадигма которого «ослабляется» возможностями, оставшимися от языка С. В Java отсутствуют такие структуры С++, как struct, union и procedure; они заменены на методы, интерфейсы и более развитые классы.

Классы в Java создаются иначе, чем в С++; это касается того, как Java обрабатывает операции наследования. Когда от родительского класса (или суперкласса) порождается подкласс, в Java используется ключевое слово extends:

public class MyString extends String{}

После этого оператора класс MyString наследует все методы и переменные своего суперкласса. В С++ для этого используется объявление типа class:mode superclass{.

Функции и процедуры в Java заменены на конструкции, называемые методами. Методы очень напоминают процедуры языка С++ за исключением того, что методы не могут быть независимыми от класса (кроме методов из интерфейсов).

В Java, как и в С++, возможны множественные конструкторы, дающие программисту возможность инициализировать объект различными способами. При объявлении конструкторов существуют два основных правила: имя конструктора и название класса должны совпадать; при объявлении конструктора не указывается возвращаемый тип. Как и другие ссылочные переменные, классы создаются динамически при помощи ключевого слова new. Ниже приведен пример объявления класса с несколькими конструкторами:

public Class MyString extends String{

public String x;

public MyString(){

x=new String(“Строка по умолчанию”);

//вызов конструктора класса String

public MyString(String x){

this.x=new String(x);

В приведенном примере ключевое слово this используется так же, как и в С++, для того чтобы различать обращения к переменным класса и переменным методов.

Другой способ создания класса - использовать конструктор суперкласса и ключевое слово super. Вот простой пример:

public class ParentClass{

public ParentClass(x,y){

public class ChildClass extends ParentClass{

public ChildClass(x,y){

//вызов конструктора суперкласса

Методы класса во многом похожи на конструкторы, однако они могут возвращать любой тип.

public int ClassMethod(int j){

2.3 Надежность

Java ограничивает вас в нескольких ключевых областях и таким образом способствует обнаружению ошибок на ранних стадиях разработки программы. В то же время в ней отсутствуют многие источники ошибок, свойственных другим языкам программирования (строгая типизация, например). Большинство используемых сегодня программ “отказывают” в одной из двух ситуаций: при выделении памяти, либо при возникновении исключительных ситуаций. В традиционных средах программирования распределение памяти является довольно нудным занятием -- программисту приходится самому следить за всей используемой в программе памятью, не забывая освобождать ее по мере того, как потребность в ней отпадает. Зачастую программисты забывают освобождать захваченную ими память или, что еще хуже, освобождают ту память, которая все еще используется какой-либо частью программы. Исключительные ситуации в традиционных средах программирования часто возникают в таких, например, случаях, как деление на нуль или попытка открыть несуществующий файл, и их приходится обрабатывать с помощью неуклюжих и нечитабельных конструкций (кроме Delphi). Java фактически снимает обе эти проблемы, используя сборщик мусора для освобождения незанятой памяти и встроенные объектно-ориентированные средства для обработки исключительных ситуаций.

Специальный процесс сборки мусора - это одна из интереснейших особенностей языка программирования Java и среды выполнения приложений Java, предназначенная для удаления ненужных объектов из памяти. Эта система избавляет программиста от необходимости внимательно следить за использованием памяти, освобождая ненужные более области явным образом.

Создавая объекты в Java, вы можете руководствоваться принципом "создай и забудь", так как система сборки мусора позаботится об удалении ваших объектов. Объект будет удален из памяти, как только на него не останется ни одной ссылки из других объектов.

Приоритет процесса сборки мусора очень низкий, поэтому "уборка" среды выполнения приложений Java не отнимает ресурсы у самих приложений.

Указатели или адреса в памяти -- наиболее мощная и наиболее опасная черта C++. Причиной большинства ошибок в сегодняшнем коде является именно неправильная работа с указателями. Например, одна из типичных ошибок -- просчитаться на единицу в размере массива и испортить содержимое ячейки памяти, расположенной вслед за ним.

Хотя в Java дескрипторы объектов и реализованы в виде указателей, в ней отсутствуют возможности работать непосредственно с указателями. Вы не можете преобразовать целое число в указатель, а также обратиться к произвольному адресу памяти.

2.4 Интерактивность

Java создавалась как средство, которое должно удовлетворить насущную потребность в создании интерактивных сетевых программ. В Java реализовано несколько интересных решений, позволяющих писать код, который выполняет одновременно массу различных функций и не забывает при этом следить за тем, что и когда должно произойти. В языке Java для решения проблемы синхронизации процессов применен наиболее элегантный из всех когда-либо изобретенных методов, который позволяет конструировать прекрасные интерактивные системы. Простые в обращении изящные под процессы Java дают возможность реализации в программе конкретного поведения, не отвлекаясь при этом на встраивание глобальной циклической обработки событий.

2.5 Независимость от архитектуры ЭВМ

Компилятор генерирует объектный файл, формат которого не зависит от архитектуры компьютера. В данном случае скомпилированная программа может выполняться на любых процессорах под управлением системы выполнения программ языка Java.

Для этого компилятор языка Java генерирует команды байт-кода, не зависящие от конкретной архитектуры компьютера. Байт-код разработан таким образом, чтобы на любой машине его можно было легко интерпретировать либо на лету перевести в машинозависимый код.

Но эту идею нельзя назвать революционной. Еще в 70-е годы в системе реализации языка Pascal, разработанной Никлаусом Виртом (Niclaus Wirth) и в системе UCSD Pascal применялась та же самая технология.

Использование байт-кодов дает большой выигрыш при выполнении программы (хотя в некоторых случаях синхронная компиляция его компенсирует). Разработчики языка Java прекрасно справились с разработкой набора команд байт-кода, которые отлично работают на большинстве современных компьютеров, легко транслируясь в реальные машинные команды.

2.6 Интерпретация и высокая производительность

Необычайная способность Java исполнять свой код на любой из поддерживаемых платформ достигается тем, что ее программы транслируются в некое промежуточное представление, называемое байт-кодом (bytecode). Байт-код, в свою очередь, может интерпретироваться в любой системе, в которой есть среда времени выполнения Java. Большинство ранних систем, в которых пытались обеспечить независимость от платформы, обладало огромным недостатком -- потерей производительности (Basic, Perl). Несмотря на то, что в Java используется интерпретатор, байт-код легко переводится непосредственно в “родные” машинные коды (Just In Time compilers) “на лету”. При этом достигается очень высокая производительность (Symantec JIT встроен в Netscape Navigator).

2.7 Простота изучения

Язык Java, хотя и более сложный чем языки командных интерпретаторов, все же неизмеримо проще для изучения, чем другие другие языки программирования, например C++. Java отличен от С++ несколькими основными изменениями, облегчающими восприятие синтаксиса Java: удалены препроцессор, заголовочные файлы, операторы typeded и директивы #define. Благодаря этому языку Java легче изучать. К примеру, рассмотрим следующий фрагмент программы:

Как можно видеть, в Java удалены все директивы препроцессора, такие как #define, что облегчает восприятие текста программы. Вместо директивы С++ #include в языке Java используется оператор import, позволяющий импортировать другие объектные классы в создаваемый код.

3. Аплеты JAVA

Программы, составленные на языке программирования Java, можно разделить по своему назначению на две большие группы.

К первой группе относятся приложения Java, предназначенные для автономной работы под управлением специальной интерпретирующей машины Java. Реализации этой машины созданы для всех основных компьютерных платформ.

Вторая группа - это так называемые апплеты (applets). Каждый апплет -- это небольшая программа, динамически загружаемая по сети -- точно так же, как картинка, звуковой файл или элемент мультипликации. Главная особенность апплетов заключается в том, что они являются настоящими программами, а не очередным форматом файлов для хранения мультфильмов или какой-либо другой информации. Апплет не просто проигрывает один и тот же сценарий, а реагирует на действия пользователя и может динамически менять свое поведение.

Приложения, относящиеся к первой, - это обычные автономные программы. Так как они не содержат машинного кода и работают под управлением специального интерпретатора, их производительность заметно ниже, чем у обычных программ, составленных, например, на языке программирования C++. Однако не следует забывать, что программы Java без перетрансляции способны работать на любой платформе, что само по себе имеет большое значение в плане разработок для Internet.

Апплеты Java встраиваются в документы HTML, хранящиеся на сервере Web. С помощью апплетов вы можете сделать страницы сервера Web динамичными и интерактивными. Апплеты позволяют выполнять сложную локальную обработку данных, полученных от сервера Web или введенных пользователем с клавиатуры. Из соображений безопасности апплеты (в отличие от обычных приложений Java) не имеют никакого доступа к файловой системе локального компьютера. Все данные для обработки они могут получить только от сервера Web. Более сложную обработку данных можно выполнять, организовав взаимодействие между апплетами и расширениями сервера Web - приложениями CGI и ISAPI.

Для повышения производительности приложений Java в современных браузерах используется компиляция "на лету"- Just-In-Time compilation (JIT). При первой загрузке апплета его код транслируется в обычную исполнимую программу, которая сохраняется на диске и запускается. В результате общая скорость выполнения апплета Java увеличивается в несколько раз.

4. Виртуальная машина JAVA и байт-коды

Программа, написанная на одном из языков высокого уровня, к которым относится и язык Java, так называемый исходный модуль, не может быть сразу же выполнена. Ее сначала надо откомпилировать, т. е. перевести в последовательность машинных команд -- объектный модуль. Но и он, как правило, не может быть сразу же выполнен: объектный модуль надо еще скомпоновать с библиотеками использованных в модуле функций и разрешить перекрестные ссылки между секциями объектного модуля, получив в результате загрузочный модуль -- полностью готовую к выполнению программу.

Исходный модуль, написанный на Java, не может избежать этих процедур, но здесь проявляется главная особенность технологии Java -- программа компилируется сразу в машинные команды, но не команды какого-то конкретного процессора, а в команды так называемой виртуальной машины Java (JVM, Java Virtual Machine). Виртуальная машина Java -- это совокупность команд вместе с системой их выполнения. Виртуальная машина Java полностью стековая, так что не требуется сложная адресация ячеек памяти и большое количество регистров. Поэтому команды JVM короткие, большинство из них имеет длину 1 байт, от чего команды JVM называют байт-кодами (bytecodes), хотя имеются команды длиной 2 и 3 байта. Согласно статистическим исследованиям средняя длина команды составляет 1,8 байта. Полное описание команд и всей архитектуры JVM содержится в спецификации виртуальной машины Java (VMS, Virtual Machine Specification).

Другая особенность Java -- все стандартные функции, вызываемые в программе, подключаются к ней только на этапе выполнения, а не включаются в байт-коды. Как говорят специалисты, происходит динамическая компоновка (dynamic binding). Это тоже сильно уменьшает объем откомпилированной программы.

Итак, на первом этапе программа, написанная на языке Java, переводится компилятором в байт-коды. Эта компиляция не зависит от типа какого-либо конкретного процессора и архитектуры некоего конкретного компьютера. Она может быть выполнена один раз сразу же после написания программы. Байт-коды записываются в одном или нескольких файлах, могут храниться во внешней памяти или передаваться по сети. Это особенно удобно благодаря небольшому размеру файлов с байт-кодами. Затем полученные в результате компиляции байт-коды можно выполнять на любом компьютере, имеющем систему, реализующую JVM. При этом не важен ни тип процессора, ни архитектура компьютера. Так реализуется принцип Java "Write once, run anywhere" -- "Написано однажды, выполняется где угодно".

Интерпретация байт-кодов и динамическая компоновка значительно замедляют выполнение программ. Это не имеет значения в тех ситуациях, когда байт-коды передаются по сети, сеть все равно медленнее любой интерпретации, но в других ситуациях требуется мощный и быстрый компьютер. Поэтому постоянно идет усовершенствование интерпретаторов в сторону увеличения скорости интерпретации. Разработаны JIT-компиляторы (Just-In-Time), запоминающие уже интерпретированные участки кода в машинных командах процессора и просто выполняющие эти участки при повторном обращении, например, в циклах. Это значительно увеличивает скорость повторяющихся вычислений. Фирма SUN разработала целую технологию Hot-Spot и включает ее в свою виртуальную машину Java. Но, конечно, наибольшую скорость может дать только специализированный процессор.

Фирма SUN Microsystems выпустила микропроцессоры PicoJava, работающие на системе команд JVM, и собирается выпускать целую линейку все более мощных Java-процессоров. Есть уже и Java-процессоры других фирм. Эти процессоры непосредственно выполняют байт-коды. Но при выполнении программ Java на других процессорах требуется еще интерпретация команд JVM в команды конкретного процессора, а значит, нужна программа-интерпретатор, причем для каждого типа процессоров, и для каждой архитектуры компьютера следует написать свой интерпретатор.

Эта задача уже решена практически для всех компьютерных платформ. На них реализованы виртуальные машины Java, а для наиболее распространенных платформ имеется несколько реализаций JVM разных фирм. Все больше операционных систем и систем управления базами данных включают реализацию JVM в свое ядро. Создана и специальная операционная система JavaOS, применяемая в электронных устройствах. В большинство браузеров встроена виртуальная машина Java для выполнения апплетов.

Кроме реализации JVM для выполнения байт-кодов на компьютере еще нужно иметь набор функций, вызываемых из байт-кодов и динамически компонующихся с байт-кодами. Этот набор оформляется в виде библиотеки классов Java, состоящей из одного или нескольких пакетов. Каждая функция может быть записана байт-кодами, но, поскольку она будет храниться на конкретном компьютере, ее можно записать прямо в системе команд этого компьютера, избегнув тем самым интерпретации байт-кодов. Такие функции называют "родными" методами (native methods). Применение "родных" методов ускоряет выполнение программы.

Фирма SUN Microsystems -- создатель технологии Java -- бесплатно распространяет набор необходимых программных инструментов для полного цикла работы с этим языком программирования: компиляции, интерпретации, отладки, включающий и богатую библиотеку классов, под названием JDK (Java Development Kit).

Набор программ и классов JDK содержит:

1. Компилятор javac из исходного текста в байт-коды; интерпретатор java, содержащий реализацию JVM;

2. Облегченный интерпретатор jre (в последних версиях отсутствует);

3. Программу просмотра апплетов appietviewer, заменяющую браузер;

4. Отладчик jdb;

5. Дизассемблер javap;

6. Программу архивации и сжатия jar;

7. Программу сбора документации javadoc;

8. Программу javah генерации заголовочных файлов языка С;

9. Программу javakey добавления электронной подписи;

10. Программу native2ascii, преобразующую бинарные файлы в текстовые;

11. Программы rmic и rmiregistry для работы с удаленными объектами;

12. Программу serialver, определяющую номер версии класса;

13. Библиотеки и заголовочные файлы "родных" методов;

14. Библиотеку классов Java API (Application Programming Interface).

Кроме JDK, компания SUN отдельно распространяет еще и набор JRE (Java Runtime Environment).

Набор программ и пакетов классов JRE содержит все необходимое для выполнения байт-кодов, в том числе интерпретатор java (в прежних версиях облегченный интерпретатор jre) и библиотеку классов. Это часть JDK, не содержащая компиляторы, отладчики и другие средства разработки. Именно JRE или его аналог других фирм содержится в браузерах, умеющих выполнять программы на Java, операционных системах и системах управления базами данных.

5. Мобильность JAVA

Создание приложений, действительно работающих на разных платформах - непростая задача. К сожалению, дело не ограничивается необходимостью перекомпиляции исходного текста программы для работы в другой среде. Много проблем возникает с несовместимостью программных интерфейсов различных операционных систем и графических оболочек, реализующих пользовательский интерфейс.

Вспомните хотя бы проблемы, связанные с переносом 16-разрядных приложений Windows в 32-разрядную среду Windows 95 и Windows NT. Даже если вы тщательно следовали всем рекомендациям, разрабатывая приложения так, чтобы они могли работать в будущих версиях Windows, едва ли вам удастся просто перекомпилировать исходные тексты, не изменив в них ни строчки. Ситуация еще больше ухудшается, если вам нужно, например, перенести исходные тексты приложения Windows в среду операционной системы OS/2 или в оболочку X-Windows операционной системы UNIX. А ведь есть еще другие компьютеры и рабочие станции!

Как нетрудно заметить, даже если стандартизовать язык программирования для всех платформ, проблемы совместимости с программным интерфейсом операционной системы значительно усложняют перенос программ на различные платформы. И, конечно, вы не можете мечтать о том, чтобы загрузочный модуль одной и той же программы мог работать без изменений в среде различных операционных систем и на различных платформах. Если программа подготовлена для процессора Intel, она ни за что не согласится работать на процессоре Alpha или каком-либо другом.

В результате создавая приложение, способное работать на различных платформах, вы вынуждены фактически делать несколько различных приложений и сопровождать их по отдельности.

На рис 1 показано, как приложение, изначально разработанное для Windows NT, переносится на платформу Apple Macintosh.

Рисунок 1 Перенос приложения с платформы Windows NT на платформу Macintosh

Вначале программист готовит исходные тексты приложения для платформы Windows NT и отлаживает их там. Для получения загрузочного модуля исходные тексты компилируются и редактируются. Полученный в результате загрузочный модуль может работать на процессоре фирмы Intel в среде операционной системы Windows NT.

Для того чтобы перенести приложение в среду операционной системы компьютера Macintosh, программист вносит необходимые изменения в исходные тексты приложения. Эти изменения необходимы из-за различий в программном интерфейсе операционной системы Windows NT и операционной системы, установленной в Macintosh. Далее эти исходные тексты транслируются и редактируются, в результате чего получается загрузочный модуль, способный работать в среде Macintosh, но не способный работать в среде Windows NT.

Программа на языке Java компилируется в двоичный модуль, состоящий из команд виртуального процессора Java. Такой модуль содержит байт-код, предназначенный для выполнения Java-интерпретатором. На настоящий момент уже созданы первые модели физического процессора, способного выполнять этот байт-код, однако интерпретаторы Java имеются на всех основных компьютерных платформах. Разумеется, на каждой платформе используется свой интерпретатор, или, точнее говоря, свой виртуальный процессор Java.

Если ваше приложение Java (или апплет) должно работать на нескольких платформах, нет необходимости компилировать его исходные тексты несколько раз. Вы можете откомпилировать и отладить приложение Java на одной, наиболее удобной для вас платформе. В результате вы получите байт-код, пригодный для любой платформы, где есть виртуальный процессор Java.

Сказанное иллюстрируется на рис. 2.

Рисунок 2 Подготовка приложения Java для работы на разных платформах

Таким образом, приложение Java компилируется и отлаживается только один раз, что уже значительно лучше. Остается, правда, вопрос - как быть с программным интерфейсом операционной системы, который отличается для разных платформ?

Здесь, на наш взгляд, разработчиками Java предлагается достаточно неплохое решение. Приложение Java не обращается напрямую к интерфейсу операционной системы. Вместо этого оно пользуется готовыми стандартными библиотеками классов, содержащими все необходимое для организации пользовательского интерфейса, обращения к файлам, для работы в сети и так далее.

Внутренняя реализация библиотек классов, разумеется, зависит от платформы. Однако все загрузочные модули, реализующие возможности этих библиотек, поставляются в готовом виде вместе с виртуальной машиной Java, поэтому программисту не нужно об этом заботиться. Для операционной системы Windows, например, поставляются библиотеки динамической загрузки DLL, внутри которых запрятана вся функциональность стандартных классов Java.

Абстрагируясь от аппаратуры на уровне библиотек классов, программисты могут больше не заботиться о различиях в реализации программного интерфейса конкретных операционных систем. Это позволяет создавать по-настоящему мобильные приложения, не требующие при переносе на различные платформы перетрансляции и изменения исходного текста.

Еще одна проблема, возникающая при переносе программ, составленных на языке программирования С, заключается в том, что размер области памяти, занимаемой переменными стандартных типов, различный на разных платформах. Например, в среде операционной системы Windows версии 3.1 переменная типа int в программе, составленной на С, занимает 16 бит. В среде Windows NT этот размер составляет 32 бита.

Очевидно, что трудно составлять программу, не зная точно, сколько имеется бит в слове или в байте. При переносе программ на платформы с иной разрядностью могут возникать ошибки, которые трудно обнаружить.

В языке Java все базовые типы данных имеют фиксированную разрядность, которая не зависит от платформы. Поэтому программисты всегда знают размеры переменных в своей программе.

Заключение

Язык программирования Java - это полностью объектно-ориентированный язык, который в отношении синтаксиса многое унаследовал от С++. Конечно, преимущества Java далеко не исчерпываются межплатформенностью. Язык Java в синтаксическом отношении проще и логичнее, чем С++. Java как платформа предоставляет в распоряжение программистов большое количество библиотек (пакетов), в которых содержится большое количество описаний классов и интерфейсов на все случаи жизни. С их помощью можно создавать стопроцентные приложения Java с возможностью обращения к базам данных, поддержкой передачи почтовых сообщений, с клиентской частью, которой необходим web-браузер, или, наоборот, с клиентской частью, обладающей изощренным интерфейсом.

Java - это очень элегантный и красивый язык. Однако при его использовании проблем также избежать не удастся. Одна из серьезных проблем заключается в том, что при создании сложного приложения на Java вам придется использовать только этот язык для создания всех частей этого приложения. В Java предусмотрено не так уж много средств для межъязыкового взаимодействия (что понятно ввиду предназначения Java быть единым многоцелевым языком программирования). В реальном мире существуют миллионы строк готового кода, которые хотелось бы интегрировать с новыми приложениями на Java. Однако это сделать очень трудно.

Список литературы

Сухов, С. А. Основы программирования на Java [Текст]: учебное пособие/Сухов С. А. - Ульяновск: УлГТУ, 2006. - 88 с.

Вебер Д. Технология Java в подлиннике: пер. с англ [Текст] - СПб.: БХВ - Петербург, 2001

Java учебник [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.java-study.ru/java-uchebnik

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

    История создания языка Java. Основные принципы объектно-ориентированного программирования. Структура, особенности синтаксиса и примеры прикладных возможностей использования языка Java, его преимущества. Перспективы работы программистом на языке Java.

    курсовая работа , добавлен 14.12.2012

    Архитектура Java и Java RMI, их основные свойства, базовая система и элементы. Безопасность и виртуальная Java-машина. Интерфейс Java API. Пример использования приложения RMI. Работа с программой "Calculator". Универсальность, портативность платформ.

    курсовая работа , добавлен 03.12.2013

    Создание языка программирования с помощью приложения "Java". История названия и эмблемы Java. Обзор многообразия современных текстовых редакторов. Обработка строки. Методы в классе String. Java: задачи по обработке текста. Примеры программирования.

    курсовая работа , добавлен 19.07.2014

    Этапы развития, особенности и возможности языка программирования Java; происхождение названия. Приложения Sun Microsystems: идеи, примитивные типы. Python - высокоуровневый язык программирования общего назначения: структуры данных, синтаксис и семантика.

    реферат , добавлен 23.06.2012

    Язык Java как простой, обьектно-ориентированный, многопоточный язык программирования, разработанный компанией Sun Microsystems для расширения возможностей сети Internet. Типы данных, лексика и управляющие структуры данного языка программирования.

    презентация , добавлен 25.04.2014

    Разработка графического редактора для рисования двухмерной и трехмерной графики, используя язык программирования Java и интерфейсы прикладного программирования Java 2D и Java 3D. Создание графического редактора 3D Paint. Основные методы класса Graphics.

    курсовая работа , добавлен 19.11.2009

    Описание языка программирования Java: общие характеристики, главные свойства, краткий обзор. Надежность и безопасность, производительность и базовая система программы. Разработка программы поиска по словарю, алгоритм её работы. Общий вид кода программы.

    курсовая работа , добавлен 28.10.2012

    История развития языка программирования Java. История тетриса - культовой компьютерной игры, изобретённой в СССР. Правила проведения игры, особенности начисления очков. Создание интерфейса программы, ее реализация в среде Java, кодирование, тестирование.

    курсовая работа , добавлен 27.09.2013

    Особенности архитектуры Java. Технология Java Database Connectivity. Кроссплатформенность Java-приложений. Преимущества языка программирования. Логическая структура базы данных. Структура программного комплекса. Верификация программных средств.

    курсовая работа , добавлен 13.01.2016

    Архитектура уровня команд платформы Java, формат файла класса Java. Компилятор ассемблероподобного языка, позволяющий создавать файлы классов, корректно обрабатываемые реальной JVM, поддерживающий все команды байт-кода Java и важнейшие возможности JVM.

Программирование – это написание исходного кода программы на одном из языков программирования. Существует множество различных языков программирования, благодаря которым создаются всевозможные программы, решающие определенный круг задач. Язык программирования – это набор зарезервированных слов, с помощью которых пишется исходный код программы. Компьютерные системы не в силах (пока) понимать человеческий язык и уж тем более, человеческую логику (особенно женскую), поэтому все программы пишутся на языках программирования, которые впоследствии переводятся на язык компьютера или в машинный код. Системы, переводящие исходный код программы в машинный код, очень сложные и их, как правило, создают не один десяток месяцев и не один десяток программистов. Такие системы называются интегрированными средами программирования приложений или инструментальными средствами.

Система программирования представляет собой огромную продуманную визуальную среду, где можно писать исходный код программы, переводить его в машинный код, тестировать, отлаживать и многое другое. Дополнительно существуют программы, которые позволяют производить вышеперечисленные действия при помощи командной строки.

Вы, наверное, не раз слышали термин «программа написана под Windows или под Linux, Unix». Дело в том, что среды программирования при переводе языка программирования в машинный код могут быть двух видов – это компиляторы и интерпретаторы. Компиляция или интерпретация программы задает способ дальнейшего выполнения программы на устройстве. Программы написанные на языке Java всегда работают на основе интерпретации, тогда как программы написанные на С/С++ – компиляции. В чем разница этих двух способов?

Компилятор после написания исходного кода в момент компиляции читает сразу весь исходный код программы и переводит в машинный код. После чего программа существует, как одно целое и может выполняться только в той операционной системе, в которой она была написана. Поэтому программы, написанные под Windows, не могут функционировать в среде Linux и наоборот. Интерпретатор осуществляет пошаговое или построчное выполнение программы каждый раз, когда она выполняется. Во время интерпретации создается не выполняемый код, а виртуальный, который впоследствии выполняется виртуальной Java машиной. Поэтому на любой платформе – Windows или Linux, Java-программы могут одинаково выполняться при наличии в системе виртуальной Java машины, которая еще носит название Системы времени выполнения.

Объектно-ориентированное программирование

Объектно-ориентированное программирование строится на базе объектов, что в кой-то мере аналогично с нашим миром. Если оглянуться вокруг себя, то обязательно можно найти то, что поможет более ярко разобраться в модели такого программирования. Например, я сейчас сижу за столом и печатаю эту главу на компьютере, который состоит из монитора, системного блока, клавиатуры, мыши, колонок и так далее. Все эти части являются объектами, из которых состоит компьютер. Зная это, очень легко сформулировать какую-то обобщенную модель работы всего компьютера. Если не разбираться в тонкостях программных и аппаратных свойств компьютера, то можно сказать, что объект Системный блок производит определенные действия, которые показывает объект Монитор. В свою очередь объект Клавиатура может корректировать или вовсе задавать действия для объекта Системный блок, которые влияют на работу объекта Монитор. Представленный процесс очень хорошо характеризует всю систему объектно-ориентированного программирования.

Представьте себе некий мощный программный продукт, содержащий сотни тысяч строк кода. Вся программа выполняется построчно, строка за строкой и в принципе каждая из последующих строк кода обязательно будет связана с предыдущей строкой кода. Если не использовать объектно-ориентированное программирование, и когда потребуется изменить этот программный код, скажем при необходимости улучшения каких-то элементов, то придется произвести большое количество работы со всем исходным кодом этой программы.

В объектно-ориентированном программировании все куда проще, вернемся к примеру компьютерной системы. Допустим, вас уже не устраивает семнадцати дюймовый монитор. Вы можете спокойно его обменять на двадцати дюймовый монитор, конечно же, при наличии определенных материальных средств. Сам же процесс обмена не повлечет за собой огромных проблем, разве что драйвер придется сменить, да вытереть пыль из-под старого монитора и все. Примерно на таком принципе работы и строится объектно-ориентированное программирование, где определенная часть кода может представлять класс однородных объектов, которые можно легко модернизировать или заменять.

Объектно-ориентированное программирование очень легко и ясно отражает суть решаемой проблемы и что самое главное, дает возможность без ущерба для всей программы убирать ненужные объекты заменяя эти объекты на более новые. Соответственно общая читабельность исходного кода всей программы становится намного проще. Существенно и то, что один и тот же код можно использовать в абсолютно разных программах.

Классы

Стержнем всех программ Java являются классы, на которых основывается объектно-ориентированное программирование. Вы по сути уже знаете, что такое классы, но пока об этом не догадываетесь. В предыдущем разделе мы говорили об объектах, ставя в пример устройство всего компьютера. Каждый объект, из которых собран компьютер, является представителем своего класса. Например, класс Мониторов объединяет все мониторы вне зависимости от их типов, размеров и возможностей, а один какой-то конкретный монитор, стоящий на вашем столе и есть объект класса мониторов.

Такой подход позволяет очень легко моделировать всевозможные процессы в программировании, облегчая решение поставленных задач. Например, имеется четыре объекта четырех разных классов: монитор, системный блок, клавиатура и колонки. Чтобы воспроизвести звуковой файл необходимо при помощи клавиатуры дать команду системному блоку, само же действие по даче команды вы будете наблюдать визуально на мониторе и, в итоге, колонки воспроизведут звуковой файл. То есть любой объект является частью определенного класса и содержит в себе все имеющиеся у этого класса средства и возможности. Объектов одного класса может быть столько, сколько это необходимо для решения поставленной задачи.

Методы

Когда приводился пример воспроизведения звукового файла, то было упомянуто о даче команды или сообщения, на основе которого и выполнялись определенные действия. Задача по выполнению действий решается с помощью методов, которые имеет каждый объект. Методы – это набор команд, с помощью которых можно производить те или иные действия с объектом.

Каждый объект имеет свое назначение и призван решать определенный круг задач с помощью методов. Какой толк был бы, например, в объекте Клавиатура, если нельзя было нажимать на клавиши, получая при этом возможность отдавать команды? Объект Клавиатура имеет некое количество клавиш, с помощью которых пользователь приобретает контроль над устройством ввода и может отдавать необходимые команды. Обработка таких команд, происходит с помощью методов.

Например, вы нажимаете клавишу Esc для отмены каких-либо действий и тем самым даете команду методу, закрепленному за этой клавишей который на программном уровне решает эту задачу. Сразу же возникает вопрос о количестве методов объекта Клавиатура, но здесь может быть различная реализация – как от определения методов для каждой из клавиш (что, вообще-то, неразумно), так и до создания одного метода, который будет следить за общим состоянием клавиатуры. То есть, этот метод следит за тем, была ли нажата клавиша, а потом в зависимости от того какая из клавиш задействована, решает, что ему делать.

Итак, мы видим, что каждый из объектов может иметь в своем распоряжении набор методов для решения различных задач. А поскольку каждый объект является объектом определенного класса, то получается, что класс содержит набор методов, которыми и пользуются различные объекты одного класса. В языке Java все созданные вами методы должны принадлежать или являться частью какого-то конкретного класса.

Синтаксис и семантика языка Java

Для того чтобы говорить и читать на любом иностранном языке, необходимо изучить алфавит и грамматику этого языка. Подобное условие наблюдается и при изучении языков программирования, с той лишь разницей, как мне кажется, что этот процесс несколько легче. Но прежде чем начинать писать исходный код программы, необходимо сначала решить поставленную перед вами задачу в любом удобном для себя виде.

Давайте создадим некий класс отвечающий, например, за телефон, который будет иметь всего два метода: включающий и выключающий этот самый телефон. Поскольку мы сейчас не знаем синтаксис языка Java, то напишем класс Телефон на абстрактном языке.

Класс Телефон
{
Метод Включить()
{
// операции по включению телефона
}
Метод Выключить()
{
// операции по выключению телефона
}
}

Примерно так может выглядеть класс Телефон. Заметьте, что фигурные скобки обозначают соответственно начало и конец тела класса, метода, либо всякой последовательности данных. То есть скобки указывают на принадлежность к методу или классу. На каждую открывающую скобку обязательно должна быть закрывающая скобка. Чтобы не запутаться их обычно ставят на одном уровне в коде.

А теперь давайте запишем тот же самый класс только уже на языке Java.

Class Telefon
{
void on()
{
// тело метода on()
}
void off()
{
// тело метода off()
}
}

Ключевое слово class в языке Java объявляет класс, далее идет название самого класса. В нашем случае это Telefon. Сразу пару слов касательно регистра записи. Почти во всех языках программирования важно сохранять запись названий в том регистре, в котором она была сделана. Если вы написали Telefon, то уже такое написание как telefon или TELefoN выдаст ошибку при компиляции. Как написали первоначально, так и надо писать дальше.

Зарезервированные или ключевые слова записываются в своем определенном регистре, и вы не можете их использовать, давая их названия методам, классам, объектам и так далее. Пробелы между словами не имеют значения, поскольку компилятор их просто игнорирует, но для читабельности кода они важны.

В теле класса Telefon имеются два метода: on() – включающий телефон и метод off() – выключающий телефон. Оба метода имеют свои тела и в них по идее должен быть какой-то исходный код, описывающий необходимые действия обоих методов. Для нас сейчас неважно, как происходит реализация этих методов, главное – это синтаксис языка Java.

Оба метода имеют круглые скобки on(), внутри которых могут быть записаны параметры, например on(int time) или on(int time, int time1). С помощью параметров происходит своего рода связь методов с внешним миром. Говорят, что метод on(int time) принимает параметр time. Для чего это нужно? Например, вы хотите, чтобы телефон включился в определенное время. Тогда целочисленное значение в параметре time будет передано в тело метода и на основе полученных данных произойдет включение телефона. Если скобки пусты, то метод не принимает никаких параметров.

Комментарии

В классе Telefon в телах обоих методов имеется запись после двух слэшей: //. Такая запись обозначает комментарии, которые будут игнорироваться компилятором, но нужны для читабельности кода. Чем больше информации вы закомментируете по ходу написания программы, тем больше у вас будет шансов вспомнить через год, над чем же все это время трудились.

Комментарии в Java могут быть трех видов, это:

//, /*…*/ и /**…*/

Комментарии, записанные с помощь оператора // должны располагаться в одной строке:

// Одна строка
!!! Ошибка! На вторую строку переносить нельзя!
// Первая строка
// Вторая строка
// …
// Последняя строка

Комментарии, использующие операторы /*…*/ могут располагаться на нескольких строках. В начале вашего комментария поставьте /*, а в конце, когда закончите комментировать код, поставьте оператор */. Последний вид комментария /**…*/ используется при документировании кода и также может располагаться на любом количестве строк.

Типы данных Java

Чтобы задать произвольное значение, в Java существуют типы данных. В классе Telefon мы создали два метода. Оба метода не имели параметров, но когда приводился пример метода on(int time) с параметром time, говорилось о передаче значения в метод. Данное значение указывало на время, с помощью которого якобы должен включиться телефон. Спецификатор int как раз и определяет тип значения time. В Java 2 МЕ шесть типов данных.

Byte – маленькое целочисленное значение от –128 до 128;
short – короткое целое значение в диапазоне от –32768 до 32767;
int – содержит любое целочисленное значение от –2147483648 до 2147483647;
long – очень большое целочисленное значение, от –922337203685475808 до 9223372036854775807;
char – это символьная константа в формате Unicode. Диапазон данного формата от 0 до 65536, что равно 256 символам. Любой символ этого типа должен записываться в одинарных кавычках, например: ‘G’;
boolean – логический тип, имеет всего два значения: false – ложь и true – истина. Этот тип часто используется в циклах о которых чуть позже. Смысл очень прост – если у вас в кармане есть деньги, предположительно это true, а если нет то false. Таким образом, если деньги имеются – идем в магазин за хлебом или пивом (нужное подчеркнуть), если нет денег – остаемся дома. То есть это такая логическая величина, которая способствует выбору дальнейших действий вашей программы.

Чтобы объявить какое-то необходимое значение используется запись:

Int time;
long BigTime;
char word;

Оператор точка с запятой необходим после записей и ставится в конце строки. Можно совместить несколько одинаковых по типу объявлений через запятую:

Mt time, time1, time2;

Теперь давайте, усовершенствуем наш класс Telefon, добавив в него несколько значений. Методы on() и off() нам больше не нужны, добавим новые методы, которые действительно могут решать определенные задачи.

Class Telefon
{
//S – площадь дисплея
//w – ширина дисплея
//h – высота дисплея
int w, h, S;
//метод, вычисляющий площадь дисплея
vord Area()
{
S = w*h;
}
}

Итак, мы имеем три переменные S, w и h, отвечающие, соответственно, за площадь, ширину и высоту дисплея в пикселях. Метод Area() вычисляет площадь экрана телефона в пикселях. Операция бесполезная, но очень показательная и простая в понимании. Тело метода Area() обрело себя и имеет вид S = w*h. В этом методе мы просто перемножаем ширину на высоту и присваиваем или как еще говорят, сохраняем результат в переменной S. Эта переменная будет содержать значения площади дисплея данного телефона.

Сейчас мы подошли вплотную к операторам языка Java, с помощью которых можно совершать всевозможные операции. Операторы языка Java, как впрочем, и других языков программирования имеют свои назначения. Так существуют арифметические операторы, операторы инкремента и декремента, логические операторы и операторы отношения. Давайте рассмотри каждый из вышеупомянутых операторов.

Арифметические операторы

Все арифметические операторы очень просты и аналогичны операторам умножения «*», деления «/», сложения «+» и вычитания «–» используемые в математике. Существует оператор деления по модулю «%» и слегка запутанная на первый взгляд ситуация с оператором равно «=». Оператор равно в языках программирования называется оператором присваивания:

Здесь вы переменной х присваиваете значение 3. А оператор «равно» в языках программирования соответствует записи двух подряд операторов «равно»: «==». Рассмотрим на примере, что могут делать различные арифметические операторы.

Int x, y, z;
x = 5;
y = 3;
z = 0;
z = x + y;

В данном случае z будет иметь значение уже суммы x и y, то есть 8.

Переменная х имела значение 5, но после такой записи предыдущее значение теряется и записывается произведение z*x (8*5), что равно 40. Теперь, если мы продолжим дальше наш код, то переменные будут иметь такой вид:

// x = 40;
// y = 3;
// z = 8;

Операторы сложения и вычитания имеют те же назначения что и в математике. Отрицательные числа так же родственны.

Операторы декремента «––» и инкремента «++» весьма специфичны, но очень просты. В программировании часто встречаются моменты, когда требуется увеличить или уменьшить значение на единицу. Часто это встречается в циклах. Операция инкремента увеличивает переменную на единицу.

Int x = 5;
x++;
// Здесь х уже равен 6

Операция декремента уменьшает переменную на единицу.

Int x = 5;
x--;
// х равен 4

Операции инкремента и декремента могут быть пост и префиксными:

Int x = 5;
int y = 0;
y = x++;

В последней строке кода сначала значение x присваивается y, это значение 5, и только потом переменная х увеличивается на единицу. Получается что:

Префиксный инкремент имеет вид:

Int x = 3;
int y = 0;
y = ++x;

И в этом случае, сначала переменная х увеличивается на один, а потом присваивает уже увеличенное значение y.

Операторы отношения

Операторы отношения позволяют проверить равенство обеих частей выражения. Имеется оператор равенства «==», операторы меньше «<» и больше «>», меньше или равно «<=» и больше или равно «>=», а так же оператор отрицания «!=».
9 == 10;

Это выражение не верно, девять не равно десяти, поэтому его значение этого выражения равно false.

Здесь же, наоборот, оператор отрицания указывает на неравенство выражения, и значение будет равно true. Операторы больше, меньше, больше или равно и меньше или равно аналогичны соответствующим операторам из математики.

Логические операторы

Существует два логических оператора. Оператор «И», обозначающийся значками «&&» и оператор «ИЛИ», обозначенный в виде двух прямых слэшей «||». Например, имеется выражение:

А*В && В*С;

В том случае, если только обе части выражения истинны, значение выражения считается истинным. Если одна из частей неверна, то значение всего выражения будет ложным.
В противовес оператору «&&» имеется оператор «||», не напрасно имеющий название «ИЛИ».

А*В || В*С;

Если любая из частей выражения истинна, то и все выражение считается истинным. Оба оператора можно комбинировать в одном выражении, например:

A*B || B*C && C*D || B*A;

С помощью этого выражения я вас ввел, как мне кажется, в затруднение, неправда ли? Дело в том, что в Java, как и в математике существует приоритет или так называемая иерархия операторов, с помощью которой определяется какой из операторов главнее, а, следовательно, и проверяется первым. Рассмотрим с помощью списка приоритет всех имеющихся операторов языка Java:

, ., (),
!, ~, ++, – –, + (унарный), – (унарный), new,
*, /, %,
+, –,
<<, >>, >>>,
<, <=, >, >=,
= =, !=,
&, ^, |,
&&,
||,
?:,
=, +=, –=, *=, /=, %=, |=, ^=, <<=, >>=, >>>=.

Ассоциативность операторов в списке следует слева направо и сверху вниз. То есть все, что находится левее и выше – старше по званию и главнее.

Революция по имени Java

Вообще опасно объявлять каждую новую технологию программирования революционной. Если вы поторопитесь подать свой голос за признание технологии, подобной той, которая реализована в языке Java, революционной - вас могут закидать тухлыми яйцами или занести в разряд пустозвонов, падких на модные новинки. Что же в таком случае делает тот или иной продукт революционным? Он не может быть только лишь компактней, быстрее и дешевле. Такой продукт должен изменить весь стиль работы, радикально упростив решение сложных проблем.

Создание языка Java - это действительно один из самых значительных шагов вперед в области разработки сред программирования за последние 20 лет. Язык HTML (Hypertext Markup Language - язык разметки гипертекста) был необходим для статического размещения страниц во “Всемирной паутине” WWW (World Wide Web). Язык Java потребовался для качественного скачка в создании интерактивных продуктов для сети Internet.

Три ключевых элемента объединились в технологии языка Java и сделали ее в корне отличной от всего, существующего на сегодняшний день.

    Java предоставляет для широкого использования свои апплеты (applets) - небольшие, надежные, динамичные, не зависящие от платформы активные сетевые приложения, встраиваемые в страницы Web. Апплеты Java могут настраиваться и распространяться потребителям с такой же легкостью, как любые документы HTM L.

    Java высвобождает мощь объектно-ориентированной разработки приложений, сочетая простой и знакомый синтаксис с надежной и удобной в работе средой разработки. Это позволяет широкому кругу программистов быстро создавать новые программы и новые апплеты.

    Java предоставляет программисту богатый набор классов объектов для ясного абстрагирования многих системных функций, используемых при работе с окнами, сетью и для ввода-вывода. Ключевая черта этих классов заключается в том, что они обеспечивают создание независимых от используемой платформы абстракций для широкого спектра системных интерфейсов.

Давайте поближе познакомимся со всеми этими тремя аспектами, но сначала – история создания.

История создания

Язык Java зародился как часть проекта создания передового программного обеспечения (ПО) для различных бытовых приборов. Реализация проекта была начата на языке С++, но вскоре возник ряд проблем, наилучшим средством борьбы с которыми было изменение самого инструмента - языка программирования. Стало очевидным, что необходим платформо-независимый язык программирования, позволяющий создавать программы, которые не приходилось бы компилировать отдельно для каждой архитектуры и можно было бы использовать на различных процессорах под различными операционными системами .

Рождению языка Java предшествовала довольно интересная история. В 1990 году разработчик ПО компании Sun Microsystems Патрик Нотон (Patrick Naughton ) понял, что ему надоело поддерживать сотни различных интерфейсов программ, используемых в компании, и сообщил исполнительному директору Sun Microsystems и своему другу Скотту МакНили (Scott McNealy ) о своем намерении перейти работать в компанию NeXT. МакНили, в свою очередь, попросил Нотона составить список причин своего недовольства и выдвинуть такое решение проблем, как если бы он был Богом и мог исполнить все, что угодно.

Нотон, хотя и не рассчитывал на то, что кто-то обратит внимание на его письмо, все же изложил свои претензии, беспощадно раскритиковав недостатки Sun Microsystems, в частности, разрабатываемую в тот момент архитектуру ПО NeWS. К удивлению Нотона, его письмо возымело успех: оно было разослано всем ведущим инженерам Sun Microsystems, которые не замедлили откликнуться и высказать горячую поддержку своему коллеге и одобрение его взглядов на ситуацию в Sun Microsystems. Обращение вызвало одобрение и у высшего руководства компании, а именно, у Билла Джоя (Bill Joy ), основателя Sun Microsystems, и Джеймса Гослинга (James Gosling ), начальника Нотона.

В тот день, когда Нотон должен был уйти из компании, было принято решение о создании команды ведущих разработчиков с тем, чтобы они делали что угодно, но создали нечто необыкновенное. Команда из шести человек приступила к разработке нового объектно-ориентированного языка программирования, который был назван Oak (дуб), в честь дерева, росшего под окном Гослинга.

Вскоре компания Sun Microsystems преобразовала команду Green в компанию First Person. Новая компания обладала интереснейшей концепцией, но не могла найти ей подходящего применения. После ряда неудач неожиданно ситуация для компании резко изменилась: был анонсирован броузер Mosaic - так родился World Wide Web, с которого началось бурное развитие Internet. Нотон предложил использовать Oak в создании Internet-приложений. Так Oak стал самостоятельным продуктом, вскоре был написан Oak-компилятор и Oak-браузер "WebRunner" . В 1995 году компания Sun Microsystems приняла решение объявить о новом продукте, переименовав его в Java (единственное разумное объяснение названию - любовь программистов к кофе). Когда Java оказалась в руках Internet, стало необходимым запускать Java-аплеты - небольшие программы, загружаемые через Internet. WebRunner был переименован в HotJava и компания Netscape встала на поддержку Java-продуктов.

Апплеты Java

Каждый апплет - это небольшая программа, динамически загружаемая по сети - точно так же, как картинка, звуковой файл или элемент мультипликации. Главная особенность апплетов заключается в том, что они являются настоящими программами, а не очередным форматом файлов для хранения мультфильмов или какой-либо другой информации. Апплет не просто проигрывает один и тот же сценарий, а реагирует на действия пользователя и может динамически менять свое поведение.

Именно броские Web-страницы с анимацией привлекли большинство ранних приверженцев языка Java. Поскольку пользователи не сразу смогли полностью освоить наиболее революционные аспекты Java, этот язык часто сравнивался с другими технологиями для загрузки динамических изображений и простого взаимодействия с Web-клиентами. Компании, традиционно занимающиеся разработкой мультимедиа-технологий, например, Adobe или MacroMedia, утверждали, что их продукты предоставляют те же возможности, что и Java. По мнению Kaleida, Taligent и NeXT, их собственные объектно-ориентированные среды разработки были не менее революционны. Microsoft заявлял о победе технологии десятилетней давности. На самом деле ничто не может сравниться с тем, что вы откроете для себя, ощутив мощь программирования на языке Java.

Возможность задания любых уровней взаимодействия с пользователем существует лишь в том случае, когда используемая для разработки платформа предоставляет полнофункциональную среду программирования.

Революционный язык программирования

Язык должен был воплощать следующие качества: простоту и мощь, безопасность, объектную ориентированность, надежность, интерактивность, архитектурную независимость, возможность интерпретации, высокую производительность и легкость в изучении. Даже если вы никогда не напишете ни одной строки на языке Java, знать о его возможностях весьма полезно, поскольку именно перечисленные выше свойства языка придают динамику страницам Всемирной паутины.

Простота и мощь

После освоения основных понятий объектно-ориентированного программирования вы быстро научитесь программировать на Java. В наши дни существует много систем программирования, гордящихся тем, что в них одной и той же цели можно достичь десятком различных способов. В языке Java изобилие решений отсутствует - для решения задачи у вас будет совсем немного вариантов. Стремление к простоте зачастую приводило к созданию неэффективных и невыразительных языков типа командных интерпретаторов. Java к числу таких языков не относится – для Вас вся мощность ООП и библиотек классов.

Безопасность

В популярной литературе наших дней, особенно если речь заходит об Internet, стало модной темой обсуждение вопросов безопасности. Люди уверены, что использование Internet в коммерческой деятельности равносильно написанию номера своей кредитной карточки на стенке телефонной будки. Один из ключевых принципов разработки языка Java заключался в обеспечении защиты от несанкционированного доступа. Программы на Java не могут вызывать глобальные функции и получать доступ к произвольным системным ресурсам, что обеспечивает в Java уровень безопасности, недоступный для других языков.

Объектная ориентированность

Забавно наблюдать, как многочисленные новые диалекты старых языков безапелляционно объявляются объектно-ориентированными. Поскольку при разработке языка отсутствовала тяжелая наследственность, для реализации объектов был избран удобный прагматичный подход. Разработчики Java старались выдержать разумный компромисс между моделью пуристов - “все является объектами”, и моделью хакеров - “уйди с моей дороги”. Объектная модель в Java проста и легко расширяется, в то же время, ради повышения производительности, числа и другие простые типы данных Java не являются объектами.

Надежность

Java ограничивает вас в нескольких ключевых областях и таким образом способствует обнаружению ошибок на ранних стадиях разработки программы. В то же время в ней отсутствуют многие источники ошибок, свойственных другим языкам программирования (строгая типизация, например). Большинство используемых сегодня программ “отказывают” в одной из двух ситуаций: при выделении памяти, либо при возникновении исключительных ситуаций. В традиционных средах программирования распределение памяти является довольно нудным занятием - программисту приходится самому следить за всей используемой в программе памятью, не забывая освобождать ее по мере того, как потребность в ней отпадает. Зачастую программисты забывают освобождать захваченную ими память или, что еще хуже, освобождают ту память, которая все еще используется какой-либо частью программы. Исключительные ситуации в традиционных средах программирования часто возникают в таких, например, случаях, как деление на нуль или попытка открыть несуществующий файл, и их приходится обрабатывать с помощью неуклюжих и нечитабельных конструкций (кроме Delphi). Java фактически снимает обе эти проблемы, используя сборщик мусора для освобождения незанятой памяти и встроенные объектно-ориентированные средства для обработки исключительных ситуаций.

Интерактивность

Java создавалась как средство, которое должно удовлетворить насущную потребность в создании интерактивных сетевых программ. В Java реализовано несколько интересных решений, позволяющих писать код, который выполняет одновременно массу различных функций и не забывает при этом следить за тем, что и когда должно произойти. В языке Java для решения проблемы синхронизации процессов применен наиболее элегантный из всех когда-либо изобретенных методов, который позволяет конструировать прекрасные интерактивные системы. Простые в обращении изящные подпроцессы Java дают возможность реализации в программе конкретного поведения, не отвлекаясь при этом на встраивание глобальной циклической обработки событий.

Независимость от архитектуры ЭВМ

Вопрос о долговечности и переносимости кода важнее религиозных войн между ПК и Макинтошами. Создатели Java наложили на язык и на среду времени выполнения несколько жестких требований, которые на деле, а не на словах позволяют, однажды написав, всегда запускать программу в любом месте и в любое время (где существует виртуальная Java-машина – броузеры на всех платформах, OS/2, Netware).

Интерпретация плюс высокая производительность

Необычайная способность Java исполнять свой код на любой из поддерживаемых платформ достигается тем, что ее программы транслируются в некое промежуточное представление, называемое байт-кодом (bytecode). Байт-код, в свою очередь, может интерпретироваться в любой системе, в которой есть среда времени выполнения Java. Большинство ранних систем, в которых пытались обеспечить независимость от платформы, обладало огромным недостатком - потерей производительности (Basic, Perl). Несмотря на то, что в Java используется интерпретатор, байт-код легко переводится непосредственно в “родные” машинные коды (Just In Time compilers) “на лету”. При этом достигается очень высокая производительность (Symantec JIT встроен в Netscape Navigator).

Простота изучения

Язык Java, хотя и более сложный чем языки командных интерпретаторов, все же неизмеримо проще для изучения, чем другие другие языки программирования, например C++. Черты языка станут казаться вам естественным путем для решения тех или иных задач и будут способствовать отработке хорошего стиля программирования. Поскольку объектная модель в Java одновременно проста и выразительна, вы скоро освоитесь с объектно-ориентированным стилем создания программ.

Богатая объектная среда

Среда Java - это нечто гораздо большее, чем просто язык программирования. В нее встроен набор ключевых классов, содержащих основные абстракции реального мира, с которым придется иметь дело вашим программам. Основой популярности Java являются встроенные классы-абстракции, сделавшие его языком, действительно независимым от платформы. Библиотеки, подобные MFC/COM, OWL, VCL, NeXTStep, Motif и OpenDoc прекрасно работают на своих платформах, однако сегодня главной платформой становится Internet.

В реализации Java 1.1.6 находится 23 пакета (в Java 1.0.2 их было 8), а количество классов – 503 (211). Сейчас проходит завершающую стадию бета-тестирования JDK 1.2.

Таблица 1

Пакеты Java API

Имя пакета

Содержимое

java.applet

Классы для реализации апплетов

java.awt

Классы для работы с графикой, текстом, окнами и GUI

java.awt.datatransfer

Классы для обеспечения передачи информации (Copy/Paste)

java.awt.event

Классы и интерфейсы для обработки событий

java.awt.image

Классы для обработки изображений

java.awt.peer

GUI для обеспечения независимости от платформы

java.beans

API для модели компонентов JavaBeans

java.io

Классы для различных типов ввода-вывода

java.lang

Классы ядра языка (типы, работа со строками, тригонометрические функции, обработка исключений, легковесные процессы)

java.lang.reflect

Классы R eflection API

java.math

Классы для арифметических операций произвольной точности

java.net

Классы для работы в сети Интернет (сокеты, протоколы, URL)

java.rmi

Классы, связанные с RMI (удаленный вызов процедур)

java.rmi.dgc

Классы, связанные с RMI

java.rmi.registry

Классы, связанные с RMI

java.rmi.server

Классы, связанные с RMI

java.security

java.security.acl

Классы для обеспечения безопасности

java.security.interfaces

Классы для обеспечения безопасности

java.sql

java.text

java.text.resources

Классы для обеспечения многоязыковой поддержки

Java.util

Разноообразные полезные типы данных (стеки, сдовари, хэш-таблицы, даты, генератор случайных чисел )

java.util.zip

Классы для обеспечения архивации

Похожие публикации