Введение

Данная работа посвящена одному из самых перспективных на сегодняшний день языков программирования - языку «Java». Технологию по имени «Java» можно без преувеличения назвать революционной в индустрии разработки программного обеспечения.

Сортировка может быть реализована и на других языках программирования, таких как PHP, C++ и т.д. Просто на языке Java намного выгоднее. Подробности рассматривается ниже. Новизна состоит в том, что ранее не была реализована программа сортировки на данном языке и в данной интерпретации.

Для осуществления задачи был предложен алгоритм написания программы. Далее этот алгоритм был реализован на языке Java.

Описание языка программирования Java

Общие характеристики Java

Для написания программы сортировщика был выбран язык Java. Java - объектно-ориентированный язык программирования, разрабатываемый компанией Sun Microsystems с 1991 года и официально выпущенный 23 мая 1995 года. Изначально новый язык программирования назывался Oak (James Gosling) и разрабатывался для бытовой электроники, но впоследствии был переименован в Java и стал использоваться для написания апплетов, приложений и серверного программного обеспечения.

Язык программирования Java не похож ни на один из существующих ране. Он разработан для того, чтобы облегчить работу на компьютерах в WWW посредством браузеров. В настоящее время на каждом компьютере имеется браузер. В свою очередь, каждый браузер поддерживает Java. Это означает, что вы можете просматривать документы, хранящиеся в разных точках земного шара, и, щелкнув на ссылке, активизировать Java-программу, которая будет передана через сеть и запущена на вашем компьютере.

Одно из главных преимуществ языка Java - его независимость от платформы и типа компьютера, на которой выполняются программы. Таким образом, один и тот же код можно запускать под управлением операционных систем Windows, Linux, FreeBSD, Solaris, Apple Mac и др. Это становится очень важным, когда программы загружаются посредством глобальной сети интернет и используются на различных платформах. Язык программирования Java может работать не только со статичными текстами и графикой, но и различными динамическими объектами.

Другим, не менее важным преимуществом Java, является большая схожесть с языком программирования C++. Поэтому тем программистам, которые знакомы с синтаксисом С и С++ будет просто освоить Java.

Кроме того, Java - полностью объектно-ориентированный язык, даже в большей степени, чем С++. Все сущности в языке Java являются объектами, за исключением немногих основных типов (primitive types), например чисел.

Важно и то, что разрабатывать на Java программы, которые не содержат ошибок, значительно легче, чем на С++.

Все дело в том, что разработчиками языка Java из компании Sun был проведен фундаментальный анализ программ на языке С++. Анализировались "узкие места" исходного кода, которые и приводят к появлению трудновыявимых ошибок. Поэтому было принято решение проектировать язык Java с учетом возможности создавать программы, в которых были бы скрыты наиболее распространенные ошибки.

Для этого было сделано следующее:

разработчики исключили возможность явного выделения и освобождения памяти.

К примеру, память в Java освобождается автоматически с помощью механизма сбора мусора. Получается, что программист застрахован от ошибок, которые возникают от неправильного использования памяти.

введение истинных массивов и запрещение указателей.

Теперь программисты не могут стереть данные из памяти по причине неправильного использования указателей.

была исключена возможность перепутать оператор присваивания с оператором сравнения на равенство. Как правило, проблема со знаком "=" очень часто приводит в С и С++ к логическим ошибкам, которые не так просто обнаружить. Особенно в крупных программах.

полностью исключено множественное наследование. Оно было заменено новым понятием - интерфейсом, идея которого была позаимствована из языка Objective C.

Интерфейс дает программисту практически все, что тот может получить от множественного наследования, избегая при этом сложностей, которые возникают при управлении иерархиями классов.

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

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.

Java - ЯП от компании Sun microsystems. Изначально разрабатывался как язык для программирования электронных устройств, но позже стал использоваться для написания приложений серверного ПО. Программы на Java - кроссплатформенные, то есть способны работать на любых операционных системах.

Основы программирования на языке Java

Java как язык с поддержкой объектного ориентирования отвечает основным принципам ООП:

• наследование;
• полиморфизм;
• инкапсуляция.

В центре «Джава», как и в других ООЯ, - объект и класс с конструкторами и свойствами. Начинать обучение языку программирования Java лучше не с официальных ресурсов, а с пособий для новичков. В таких манулах подробно описываются возможности, предоставляются примеры кода. В книгах наподобие "Язык программирования Java для начинающих” подробно разъясняются основные принципы и особенности названного языка.

Особенности

Код на языке программирования Java транслируется в байт-код, затем выполняется на виртуальной машине JVM. Преобразование в байт-код осуществляется на Javac, Jikes, Espresso, GCJ. Существуют такие компиляторы, которые транслируют язык «Си» в Java байт-код. Таким образом, приложение на «Си» может работать на любых платформах.

Синтаксис «Джава» характеризуется следующим:

1. Имена классов должны начинаться с большой буквы. Если название состоит из нескольких слов, то второе должно начинаться с верхнего регистра.
2. Если для формирования метода используется несколько слов, то второе из них должно начинаться с большой буквы.
3. Обработка начинается с метода main() - он является частью каждой программы.

Типы

Язык программирования Java имеет 8 примитивных типов. Они представлены ниже.

• Boolean - логический тип, принимает всего два значения true и false.
• Byte - наименьший целочисленный тип размером 1 байт. Он используются при работе с или файлов, необработанными двоичными данными. Имеет диапазон от -128 до 127.
• Short имеет диапазон от -32768 до 32767, используется для представления чисел. Размер переменных этого типа - 2 байта.
• Int тоже обозначает числа, но его размер - 4 байта. Он чаще остальных используется для работы с целочисленными данными, а byte и short иногда повышаются до int.
• Long используются для больших целых чисел. Возможные значения находятся в диапазоне от -9223372036854775808 до 9223372036854775807.
• Float и double применяются для обозначения дробных. Их разница в том, что float удобен, когда не требуется высокая точность в дробной части числа.
• Double выводит на экран все знаки после разделителя «.», а float - только первые.
• String наиболее используемый примитивный тип, с помощью которого задаются строки.

Классы и объекты

Важную роль в книге «Изучение языка программирования Java для начинающих» занимают классы и объекты.

Класс определяет шаблон для объекта, у него обязательно есть атрибуты и методы. Для его создания применяют ключевое слово Class. Если он создается в отдельном файле, то имя класса и файла должны быть одинаковыми. Само же название состоит из двух частей: имени и расширения.Java.

В «Джава» можно создавать подкласс, который будет наследовать методы родительского. Для этого используется слово extends:

• class имя_класса extends имя_суперкласса {};

Конструктор является составляющим любого класса, даже если это не задано явно. В таком случае компилятор его создает самостоятельно:

• public class Class{ public Class(){ } public Class(String name){ }}

Имя конструктора совпадает с именем класса, по умолчанию у него есть всего один параметр:

• public Puppy(String name)

Object создается из класса с помощью оператора new():

• Point р = new Point()

Он получает все методы и свойства класса, с помощью которых взаимодействует с другими объектами. Один объект можно использовать несколько раз под разными переменными.

Point р = new Point()

class TwoPoints {

public static void main(String args) {

Point p1 = new Point();

Point p2 = new Point();

Объектные переменные и объекты - совершенно разные сущности. Object variables являются ссылками. Они могут указывать на любые переменные непримитивного типа. В отличие от C++ их типовое преобразование жестко регламентировано.

Поля и методы

Поля - это все переменные, связанные с классом или объектом. По умолчанию они являются локальными и не могут использовать в других классах. Для доступа к полям используется оператор «.»:

• classname.variable

Можно задать статические поля с помощью ключевого слова static. Такие поля являются единственным способом хранить глобальные переменные. Это связано с тем, что в «Джава» попросту нет global variables.

Реализована возможность импорта переменных для получения доступа из других пакетов:

• import static classname;

Метод - подпрограмма для тех классов, в которых объявлена. Описывается на том же уровне, что и переменные. Задается в виде функции и может иметь любой тип, в том числе void:

• class Point { int х, у;

  void init(int a, int b) {

В примере выше класс Point имеет integer x и y, метод init(). Доступ к методам, как и к переменным, осуществляется путем использования оператора «.»:

• Point.init();

Свойство init ничего не возвращает, поэтому имеет тип void.

Переменные

В самоучителе языка программирования Java отдельное место занимают переменные. У всех переменных есть конкретный тип, он определяет требуемое место для хранения значений, диапазон возможных значений, список операций. Прежде чем манипулировать значениями, переменные объявляются.



Одновременно может быть объявлено несколько переменных. Для их перечисления используется запятая:

• int a, b, c;

Инициализации осуществляется после или во время объявления:

int a = 10, b = 10;

Существует несколько типов:

• local variables (локальные);
• instance variables (переменные экземпляра);
• static variables (статические).

Local variables объявляют в методах и конструкторах, они создаются во время запуска последних и уничтожаются после завершения. Для них запрещено указывать access modifiers и управлять уровнем доступности. Они не видимы за пределами объявленного блока. В Java переменные не имеют начального значения, поэтому оно в обязательном порядке присваивается перед первым использованием.

Instance variables должны быть объявлены внутри класса. Они используются как методы, но получить к ним доступ можно только после создания объекта. Переменная разрушается, когда уничтожается объект. У экземплярных переменных, в отличе от локальных, существуют значения по умолчанию:

• числа - 0;
• логика - false;
• ссылки - null.

Static variables называются переменными класса. Их имена начинаются с символа в верхнем регистре, конкретизируются модификатором static. Они используются как константы, соответственно, к ним прибавляется один спецификатор из списка:

• final;
• private;
• public.

Запускаются в начале программы, уничтожаются после остановки выполнения. Так же, как переменные экземпляра, имеют стандартные значения, которые присваиваются пустым переменным. У чисел - значение 0, булевые переменные имеют значение false, ссылки на объект изначально имеют null. Статические переменные вызываются в следующем виде:

• ClassName.VariableName.

Сборщик мусора

В самоучителе "Язык программирования Java для новичков" раздел автоматического сборщика мусора является наиболее интересным.



В Java, в отличие от языка "Си", невозможно ручное удаление объекта из памяти. Для этого реализован метод автоматического удаления - сборщик мусора. При традиционном удалении через null происходит лишь устранение ссылки на объект, а сам объект удаляется. Существуют методы принудительной сборки мусора, хотя они не рекомендованы для использования в обычной работе.

Модуль автоматического удаления неиспользуемых объектов работает в фоновом режиме, запускается при неактивности программы. Для очистки объектов из памяти программа останавливается, после освобождения памяти прерваная операция возобновляется.

Модификаторы

Различают разные типы модификаторов. Кроме тех, которые определяют способ доступа, существует модификаторы методов, переменных, класса. Методы, объявленные как private, доступны только в объявленном классе. Такие переменные не могут использоваться в других классах и функциях. Public открывает доступ для любого класса. Если нужно получить Public class из другого пакета, то его следует предварительно импортировать.



Модификатор protected похож по действую на public - открывает доступ к полям класса. В обоих случаях переменные могут использоваться в других классах. Но паблик-модификатор доступен абсолютно для всех, а протектед-модификатор - только для наследуемых классов.

Модификатор, который применяется при создании методов, - static. Это означает, что созданный метод существует независимо от экземпляров класса. Модификатор Final не управляет доступом, а указывает на невозможность дальнейшего манипулирования значениями объекта. Он запрещает изменение того элемента, для которого указан.

Final для полей делает невозможным изменение первого значения переменной:

public static void mthod(String args) {

final int Name = 1;

int Name = 2;// выдаст ошибку

Переменные с модификатором final являются константами. Их принято писать только заглавными буквами. CamelStyle и другие способы не работают.

Final для методов указывает запрет на изменение метода в наследуемом классе:

final void myMethod() {

System.out.printIn(“Hello world”);

Final для классов означает, что нельзя создать наследников класса:

final public class Class {

Abstract - модификатор создания абстрактных классов. Любой абстрактный класс и абстрактные методы предназначены для дальнейшего расширения в других классах и блоках. Модификатор transient указывает виртуальной машине не обрабатывать заданную переменную. В этом случае та просто не сохранится. Например, transient int Name = 100 не сохранится, а int b сохранится.

Платформы и версии

Существующие семейства языка программирования Java:

• Standard Edition.
• Enterprise Edition.
• Micro Edition.
• Card.



1. SE - является основным, широко используется для создания пользовательских приложений для индивидуального использования.
2. EE - набор спецификаций для разработки ПО уровня предприятия. Содержит больше возможностей, чем SE, поэтому используется в коммерческих масштабах на крупных и средних предприятиях.
3. ME - предназначены для устройств с ограниченной мощностью и памятью, у них, как правило, малый размер дисплея. Такими устройствами являются смартфоны и КПК, ресиверы цифрового телевидения.
4. Card - предназначена для устройств с крайне ограниченными вычислительными ресурсами, например таких, как смарт-карты, sim-карты, банкоматы. Для этих целей был изменен байт-код, требования к платформе, составляющее библиотек.

Применение

Программы на языке программирования Java, как правило, более медлительны и занимают больше оперативной памяти. Сравнительный анализ языков Java и «Си» показал, что «Си» немного продуктивней. После многочисленных изменений и оптимизации виртуальной машины Java улучшил свои показатели.

Активно используется для приложений под Android. Программа компилируется в нестандартный байт-код, выполняется на виртуальной машине ART. Для компиляции применяется Android Studio. Это IDE от компании «Гугл» является официальной для разработки под ОС Android.

Microsoft разработала собственную реализацию виртуальной машины Java MSJVM. Она имела такие отличия, которые ломали основополагающую концепцию кроссплатформенности - отсутствовала поддержка некоторых технологий и методов, имелись нестандартные расширения, работающие только на платформе Windows. Microsoft выпустил язык J#, синтаксис и работа в целом которого очень напоминает Java. Он не соответствовал официальной спецификации и в итоге был исключен из стандартного инструментария разработчика Microsoft Visual Studio.

Язык программирования Java и среда

Разработка программного обеспечения осуществляется в таких IDE:

1. NetBeans IDE.
2. Eclipse IDE.
3. IntelliJ IDEA.
4. JDeveloper.
5. Java для iOS.
6. Geany.

JDK распространяется компанией Oracle как комплект разработчика на языке Java. Включает компилятор, стандартные библиотеки, утилиты, исполнительную систему. Современные интегрированные среды разработки опираются именно JDK.

Удобно писать код на языке программирования Java в среде Netbeans и Eclipse IDE. Это свободные интегрированные среды для разработки, они подходят под все платформы «Джава». Также используются для программирования на Python, PHP, JavaScript, C++.

IntelliJ IDE от компании Jetbrains распространяется в двух вариантах: бесплатном и коммерческом. Поддерживает написание кода на многих языках программирования, существуют сторонние плагины от разработчиков, в которых реализовано еще большее количество ЯП.

JDeveloper - еще одна разработка от компании Oracle. Полностью написана на Java, поэтому работает на всех операционных системах.