Учебник по Java: Что такое Java?

 

Учебник по Java: Что такое Java?

Существует множество языков программирования высокого уровня. Одним из наиболее широко используемых языков программирования высокого уровня общего назначения является Java. Это широко используемый объектно-ориентированный язык программирования, что означает, что он основан на концепции «объектов», которые являются основными объектами времени выполнения. Это язык программирования и вычислительная платформа для разработки надежных приложений.

Что ж, если вы новичок в этом языке и хотите узнать о нем больше, вы попали на нужную страницу. Эта запись в блоге познакомит вас с языком Java и вычислительной платформой. Также вы изучите возможности и различные компоненты Java. Итак, давайте начнем без лишних слов!

Что такое Ява?

Это язык программирования общего назначения высокого уровня, основанный на классах. Он следует принципу «Напиши один раз, работай где угодно» (WORA). Это означает, что после того, как вы напишете и скомпилируете программу Java, вы сможете запустить ее на любой другой машине с поддержкой Java без ее перекомпиляции. Это связано с тем, что программы Java компилируются в байт-код, который может работать на любой виртуальной машине Java (JVM). Синтаксис Java очень похож на синтаксис C и C++ .

Более того, это объектно-ориентированный язык программирования, который следует всем четырем концепциям: полиморфизму, абстракции, инкапсуляции и наследованию. Однако это не чистый объектно-ориентированный язык.

Причина в том, что в Java есть примитивные типы данных, такие как byte, short, int, long, char, float, double и boolean, которые не являются объектами. Java является не только языком программирования, но и вычислительной платформой. Эта платформа позволяет разработчикам эффективно писать и запускать программы на Java. В основном он включает в себя механизм выполнения, компилятор и набор библиотек.

История

Джеймс Гослинг, Майк Шеридан и Патрик Нотон в июне 1991 года начали разработку проекта языка Java. Первоначально этот язык был разработан для интерактивного телевидения. Однако на тот момент это было слишком продвинуто для телеиндустрии.

Разработчик Games Gosling первоначально назвал язык «Дуб». Эту идею он почерпнул из дуба, который рос перед его офисом. После этого разработчики назвали его Зеленым. Наконец, Games Gosling переименовала язык в Java, разновидность кофе из Индонезии. При создании этого языка разработчики руководствовались следующими пятью принципами:

1. Язык должен быть простым, знакомым и объектно-ориентированным.
2. Он должен быть мощным и безопасным.
3. Он должен быть нейтральным по архитектуре и портативным.
4. Язык должен работать с высокой производительностью.
5. Он должен быть многопоточным, динамическим и интерпретируемым.

В 1996 году Sun Microsystems публично выпустила первую версию Java — Java 1.0. После этого компания выпустила множество версий Java с дополнительными и расширенными функциями. Однако в 2009–2010 годах корпорация Oracle приобрела Sun Microsystems. Сегодня язык Java поддерживается и принадлежит корпорации Oracle. Последней версией Java является Java 18 по состоянию на март 2022 г.

Функции

Ниже приведены основные особенности Java:

Объектно-ориентированный: хотя Java не является чисто объектно-ориентированным языком программирования, он поддерживает все четыре основные концепции ООП, а именно полиморфизм, абстракцию, инкапсуляцию и наследование.

Компилируемый и интерпретируемый: Java является одновременно компилируемым и интерпретируемым языком. Компилятор Java (javac) компилирует исходный код в байт-код. Позже виртуальная машина Java выполняет этот байт-код на любой машине с поддержкой Java.

Независимость от платформы. Как обсуждалось ранее, Java следует принципу WORA, т.е. «Напиши один раз, запускай где угодно». Вы можете написать и скомпилировать программу Java на одном компьютере и запустить ее на другом компьютере с поддержкой Java. Таким образом, Java не зависит от платформы. Как правило, компилятор Java преобразует программу Java в байт-код, и этот байт-код может работать на любой платформе с поддержкой Java.

Архитектурно-нейтральный: этот язык архитектурно-нейтрален, поскольку в нем нет функций, зависящих от реализации. Например, все примитивные типы данных имеют фиксированные размеры. Размер любого примитивного типа данных не меняется независимо от архитектуры системы.

Многопоточность. Многопоточность подразумевает выполнение двух или более частей одной и той же программы одновременно для максимального использования. Java — многопоточный язык.

Высокая производительность. Java — высокопроизводительный язык, поскольку его архитектура снижает накладные расходы во время выполнения. Кроме того, он поставляется с JIT-компилятором , который компилирует код во время выполнения программы, а не перед ее выполнением.

Динамический: Java — динамический язык. Вы можете загружать классы в программу Java по мере необходимости.

Преимущества и недостатки

Давайте теперь прольем свет на некоторые замечательные преимущества и недостатки Java.

Преимущества

• Java — простой в использовании и понятный язык.
• Он поддерживает автоматическую сборку мусора и распределение памяти.
• Поскольку в Java нет явного указателя, это безопасный язык программирования.
• Это надежный язык, поскольку он использует строгое управление памятью.

Недостатки

• Java — медленный язык, поскольку он потребляет много памяти.
• Он немного дороже, чем другие языки, из-за более высоких требований к обработке и памяти.
• Вы можете управлять автоматической сборкой мусора в Java. И он не предоставляет таких функций, как free() или delete() для освобождения памяти.

Для чего используется Java? 17 лучших Java-приложений

Java используется для разработки следующих приложений:

1. Игровые приложения

Сегодня многие инди-компании, занимающиеся разработкой игр, используют Java для создания видеоигр и мобильных игр. Фактически, многие популярные игры, в том числе Minecraft, Asphalt 6, Tetris, Space Invaders и Mission Impossible III, разработаны на Java. Мощный движок 3D-игр Java с открытым исходным кодом JMonkeyEngine делает его популярным выбором для разработки видеоигр.

2. Веб-программы

Первоначально Java стал популярным языком программирования для веб-разработки из-за возможности запуска Java-апплетов в браузере. Он хорошо известен как серверный язык для создания адаптивных веб-приложений и веб-сайтов.

Однако использование Java-апплетов для разработки веб-приложений — довольно старая идея. Сегодня доступно множество Java-фреймворков , таких как Spring, Hibernate, Apache Hadoop, JavaServer Faces и Struts. Amazon, Broadleaf, Aliexpress, LinkedIn и Wayfair — популярные веб-сайты, разработанные с использованием Java.

3. Приложения Интернета вещей (IoT)

Java является идеальным языком для разработки приложений Интернета вещей по ряду причин, а именно:

Первая причина заключается в том, что Java не зависит от платформы, т. е. вам нужно написать код только один раз и запустить его в любой системе, поддерживающей Java.

Еще одна причина, по которой Java является идеальным выбором для приложений Интернета вещей, — это ее адаптируемость и гибкость, поскольку она используется при разработке различных приложений, таких как веб-приложения, настольные, мобильные и игровые.

Более того, при работе с Java становится проще интегрировать несколько технологий, чем с любым другим языком.

По всем вышеперечисленным причинам Java находит применение во встроенной электронике, медицинских гаджетах и ​​автомобильных навигационных системах.

4. Приложения для работы с большими данными

Хотя Python является наиболее предпочтительным языком для работы с большими данными, многие программисты и организации также предпочитают Java. Причина в том, что многие инструменты для работы с большими данными , такие как Hadoop, Spark, Storm и Deeplearning4j, разработаны на Java.

Более того, некоторые выдающиеся возможности Java, такие как автоматическая сборка мусора, система выделения стека и распределение памяти, делают его отличным выбором для создания приложений для обработки больших данных. Кроме того, у Java огромное сообщество и мощная поддержка больших данных.

5. Приложения для Android

Официальным языком разработки приложений для Android является Java. Большинство приложений Android, которые мы используем сегодня, такие как Spotify и Twitter, разработаны с использованием Java. Самая популярная среда разработки Android — Android Studio — использует Java для создания приложений Android. Еще интереснее то, что операционная система Android разработана на Java.

Итак, если у вас есть глубокие знания и практический опыт работы с Java, вы можете легко начать разработку под Android.

6. Настольные приложения

С момента своего создания Java был идеальным языком для создания настольных приложений. В частности, он широко используется для создания настольных приложений с графическим интерфейсом. Популярные библиотеки Java, такие как AWT, Griffon, JavaFX и Swing, предоставляют разработчикам Java готовые компоненты, такие как кнопки, меню, текстовые поля и многие другие, для облегчения разработки настольных приложений.

7. Распределенные приложения

Распределенное приложение имеет один или несколько клиентов, удаленных или локальных, которые взаимодействуют с одним или несколькими серверами на нескольких машинах по сети.

Java Intelligent Networking Infrastructure (JINI), распределенная вычислительная среда от Sun Microsystems, упрощает разработку распределенных приложений.

8. Развитие предпринимательства

Java Enterpise Edition (Java EE) предназначен для разработки корпоративных приложений. В этом выпуске имеются API-интерфейсы и функции среды выполнения для написания и запуска корпоративных программных приложений, веб-служб и сетевых инструментов. Кроме того, высокая производительность и скорость Java делают ее подходящим выбором для создания корпоративных программных приложений. Инструменты управления взаимоотношениями с клиентами (CRM) и системы планирования ресурсов предприятия (ERP) являются примерами корпоративных приложений, разработанных на Java.

9. Научные применения

Java является наиболее предпочтительным языком программирования при разработке приложений, включающих математические операции и научные вычисления. Надежные функции Java позволили разрабатывать научные приложения, решающие реальные проблемы с использованием математики.

Более того, Java обеспечивает быструю, портативную и безопасную среду для научных приложений. Одна из самых популярных платформ программирования, называемая MATLAB (Математическая лаборатория), использует Java для разработки интерфейсной и серверной части научных приложений. JSP (страницы сервера Java), сервлеты и стойки предназначены для внешнего интерфейса, тогда как ядро ​​Java с сервлетами может использоваться для внутреннего интерфейса.

10. Встроенные системы

Встроенные системы или интегрированные системы объединяют несколько небольших вычислительных блоков для выполнения определенных функций для более крупных систем. Многие люди используют встроенные системы неосознанно. Некоторыми примерами используемых встроенных систем являются двигательная система, электронная коммерция, сети и мобильные компьютеры.

Java является основным языком разработки встраиваемых систем. Поскольку Java работает быстро, она чрезвычайно полезна при использовании маломощных и низкоскоростных процессоров.

11. Веб-серверы и серверы приложений

Веб-сервер — это аппаратное и программное обеспечение, которое использует различные протоколы связи, такие как HTTP, для ответа на запросы пользователей с нужными веб-страницами. Он заставляет веб-сайты работать путем хранения, обработки и отображения веб-контента пользователям.

Сервер приложений управляет установкой, работой и размещением связанных служб и приложений для организаций, ИТ-служб и конечных пользователей.

Существует множество веб-серверов и серверов приложений, разрабатывающих Java. Веб-серверы Java включают Apache Tomcat, веб-сервер Rimfaxe (RWS), HTTP-сервер Apache, Simple, Jo!, Resin и Adobe JRun. Серверами приложений, разрабатываемыми с использованием Java, являются JBoss EAP, WebSphere, WebLogic, GlassFish и WildFly.

12. Программные инструменты

Программные инструменты — это набор компьютерных программ, которые помогают разработчикам проектировать, создавать, тестировать и поддерживать программные приложения. NetBeans и Eclipse — популярные программные инструменты, разработанные на Java. Это IDE, которые объединяют несколько инструментов разработчика под одной крышей, чтобы облегчить процесс разработки.

13. Торговые приложения

Наряду с индустрией веб-разработки и разработки программного обеспечения Java проложила себе путь в торговую индустрию. Он используется для разработки различных торговых приложений. Murex, платформа для торговли и оценки рисков, разработана на Java.

14. Приложения J2ME

J2ME означает Java 2 Micro Edition. Это технология, которая позволяет разработчикам использовать Java и другие необходимые технологии для создания приложений для мобильных беспроводных информационных устройств, таких как сотовые телефоны и персональные цифровые помощники (КПК).

15. Серверные приложения в финансовой индустрии

Финансовые компании используют различные программы для выполнения своей повседневной деятельности, такой как обработка данных, написание расчетов и многие другие. Большинство программ, используемых в этой отрасли, разработаны на Java. Причина в том, что Java является наиболее предпочтительным языком для создания серверных приложений. Популярные финансовые учреждения, такие как группы Goldman Sach, Barclays и Citi, используют программное обеспечение на основе Java.

16. Искусственный интеллект

Искусственный интеллект (ИИ) — одна из прорывных технологий. Это отрасль информатики, которая занимается разработкой приложений, имитирующих человеческий интеллект. А Java — один из лучших языков для разработки проектов ИИ. Его особенности, такие как простота отладки, лучшее взаимодействие с пользователем, простота кодирования и многие другие, делают его предпочтительным языком.

Компоненты программирования Java

Java состоит из трех основных компонентов: JRE, JDK и JVM. Ниже мы подробно обсудим каждый из этих компонентов.

1. Комплект разработки Java (JDK)

Java Development Kit (JDK) — это дистрибутив технологии Java и один из основных компонентов программирования на Java. Это среда разработки программного обеспечения, включающая стандартные библиотеки и инструменты, которые разработчики используют для создания Java-приложений и апплетов. Многие люди путают JDK и JRE.

JRE достаточно, если вы хотите запускать программы Java в своей системе. Однако вам понадобится JDK с JRE, если вы хотите разработать полнофункциональное программное приложение Java. JDK включает в себя следующие инструменты:

Инструменты

1. appletviewer: для Java-апплетов - Позволяет нам запускать Java-апплеты.
2. javac: для компилятора Java - Преобразует исходный код Java в файл байт-кода, понятный интерпретатору.
3. java: для интерпретатора Java - Запускает приложения и апплеты, интерпретируя файлы байт-кода.
4. javap: для дизассемблера - Позволяет нам преобразовывать файлы байт-кода в описания программ.
5. javah: для файлов заголовков C - Создает файлы заголовков для использования с собственными методами.
6. javadoc: для создания HTML-документов - Создает документацию в формате HTML из файлов исходного кода Java.
7. jdb: отладчик Java - Помогает найти ошибки в программе.

Вышеупомянутые инструменты используются для создания и запуска приложений Java.

Исходный код Java создается в текстовом редакторе или IDE.

Компилятор Java javac компилирует исходный код. Позже интерпретатор Java Java выполняет скомпилированный исходный код.

Проверить наличие ошибок в исходном коде можно, отладив его с помощью отладчика Java jdb .

Скомпилированная Java-программа преобразуется в исходный код с помощью javap .

2. Среда выполнения Java (JRE)

Java Runtime Environment (JRE) — это набор компонентов, необходимых для запуска программы Java на компьютере. Он является частью JDK и состоит из классов-загрузчиков, библиотек и JVM. JRE является обязательным компонентом программирования на Java, если вы хотите разрабатывать и запускать программы на Java. Он состоит из:

Виртуальная машина Java (JVM) : интерпретирует промежуточный байт-код Java и генерирует выходные данные.

Библиотеки классов времени выполнения. Это набор основных библиотек классов, необходимых для выполнения программ Java.

Набор инструментов пользовательского интерфейса : наборы инструментов, которые поддерживают различные методы ввода, позволяющие пользователям взаимодействовать с прикладной программой. Например, AWT и Swing.

Технологии развертывания . JRE включает следующие ключевые технологии развертывания:

плагин : позволяет выполнять Java-апплет в браузере.

Web Start : обеспечивает удаленное развертывание приложения.

3. Виртуальная машина Java (JVM)

Виртуальная машина Java (JVM) — это виртуальная машина или механизм выполнения, обеспечивающий среду для запуска приложений Java. Это часть JRE. Более того, он преобразует байт-код компилятора Java в машинный код. Он включает в себя различные библиотеки, инструменты и фреймворки. Кроме того, JVM имеет встроенный JIT-компилятор, который компилирует исходный код во время его выполнения.

Типы Java-платформ

Существует четыре различных типа платформ Java:

Платформа Java, стандартная версия (Java SE)

API Java предоставляет все функциональные возможности программирования на Java. Этот тип платформы определяет все: от фундаментальных типов и объектов программирования Java до классов высокого уровня. Более того, эта платформа идеально подходит для работы в сети, доступа к базам данных, разработки графического пользовательского интерфейса (GUI) и анализа XML.

Платформа Java, Enterprise Edition (Java EE)

Эта платформа Java EE построена на основе Java SE. Он предоставляет API и надежную среду выполнения для разработки безопасных, масштабируемых, крупномасштабных, надежных и многоуровневых сетевых приложений.

Платформа языка программирования Java, Micro Edition (Java ME)

Платформа Java ME предоставляет API и небольшую виртуальную машину для запуска приложений Java на небольших устройствах, таких как мобильные телефоны. API этой платформы является подмножеством API Java SE.

Java FX

Java FX — это надежная платформа для создания многофункциональных интернет-приложений с использованием Java FX Script. Это декларативный язык со статической типизацией. Компилятор Java преобразует программы, написанные на языке Java FX, в байт-код, и JVM может запускать этот байт-код.

Давайте прольем свет на некоторые причины изучения Java.

• Легко обучаема!

Java — простой язык программирования, который легко выучить, если вы знакомы с C и C++. Это связано с тем, что Java имеет синтаксис, аналогичный C и C++. Кроме того, Джеймс Гослинг разработал Java, учитывая пять основных принципов.

• Широко используемый язык программирования

Java — универсальный язык, широко используемый для создания различных приложений, от настольных приложений до игр. Таким образом, он входит в число наиболее часто используемых языков программирования .

• Высокие зарплаты

Поскольку Java является широко распространенным и популярным языком, компании и организации ищут людей, владеющих Java. Они предлагают привлекательные пакеты для профессионалов, имеющих опыт работы с Java.

• Гибкий язык

Особенность Java WORA, а также переносимость и масштабируемость делают его более гибким языком. Он позволяет запускать уже скомпилированный код Java на одном компьютере непосредственно на любом другом компьютере с поддержкой Java .