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.

Java - язык программирования, разработанный компанией SunMicrosystems. Приложения Java обычно компилируются в специальный байт-код, поэтому они могут работать на любой виртуальной Java-машине(JVM) независимо от компьютерной архитектуры. Дата официального выпуска - 23 мая 1995 года. Сегодня технология Java предоставляет средства для превращения статических Web-страниц в интерактивные динамические документы и для создания распределенных не зависящих от платформы приложений.

Программы на Java транслируются в байт-код, выполняемый виртуальной машиной Java (JVM) -программой, обрабатывающей байтовый код и передающей инструкции оборудованию как интерпретатор.

Достоинство подобного способа выполнения программ - в полной независимости байт-кода от операционной системы и оборудования, что позволяет выполнять Java-приложения на любом устройстве, для которого существует соответствующая виртуальная машина. Другой важной особенностью технологии Java является гибкая система безопасности благодаря тому, что исполнение программы полностью контролируется виртуальной машиной. Любые операции, которые превышают установленные полномочия программы (например, попытка несанкционированного доступа к данным или соединения с другим компьютером) вызывают немедленное прерывание.

Часто к недостаткам концепции виртуальной машины относят то, что исполнение байт-кода виртуальной машиной может снижать производительность программы алгоритмов, реализованных на языке Java. В последнее время был внесен ряд усовершенствований, которые несколько увеличили скорость выполнения программ на Java:

Применение технологии трансляции байт-кода в машинный код непосредственно во время работы программы (JIT-технология) с возможностью сохранения версий класса в машинном коде,

Широкое использование платформенно - ориентированного кода (native-код) в стандартных библиотеках,

Аппаратные средства, обеспечивающие ускоренную обработку байт-кода (например, технология Jazelle, поддерживаемая некоторыми процессорами фирмы ARM).

Основные возможности языка:

Автоматическое управление памятью;

Расширенные возможности об работки исключительных ситуаций;

Богатый набор средств фильтрации ввода/вывода;

Набор стандартных коллекций, таких как массив, список, стек и т.п.;

Наличие простых средств создания сетевых приложений (в том числе с использованием протокола RMI);

Наличие классов, позволяющих выполнять HTTP-запросы и обрабатывать ответы;

Встроенные в язык средства создания многопоточных приложений;

Унифицированный доступ к базам данных:

На уровне отдельных SQL-запросов-на основе JDBC,SQLJ;

На уровне концепции объектов, обладающих способностью к хранению в базе данных-на основе Java Data Objects и Java Persistence API;

Поддержка шаблонов (начиная с версии 1.5);

Параллельное выполнение программ .

1.4.3 Язык программирования C#

В июне 2000 года стало известно о новом языке программирования, родившемся в недрах компании Microsoft. Он стал частью новой технологии Microsoft, названной.NET (читается «Dot Net»). В рамках этой технологии предусмотрена единая среда выполнения программ (Common Language Runtime, CLR), написанных на разных языках программирования. Одним из таких языков, основным в этой среде, и является C# (C#, читается «C sharp», «Си шарп»). Названием языка, конечно же, хотели подчеркнуть его родство с Си++, ведь # - это два пересекшихся плюса. Но больше всего новый язык похож на Java . И нет сомнений, что одной из причин его появления стало стремление Microsoft ответить на вызов компании Sun.

Хотя официально авторы C# не называются, но на титульном листе одной из предварительных редакций справочника по языку обозначены Андерс Хейльсберг (Anders Hejlsberg) - создатель Турбо Паскаля и Дельфи, перешедший в 1996 году в Microsoft, и Скотт Вилтамут (Scott Wiltamuth).

Единая среда выполнения программ основана на использовании промежуточного языка IL (Intermediate Language - промежуточный язык), исполняющего почти ту же роль, что и байт-код виртуальной машины языка Ява. Используемые в рамках технологии.NET компиляторы с различных языков транслируют программы в IL-код. Так же как и байт-код Явы, IL-код представляет собой команды гипотетической стековой вычислительной машины. Но есть и разница в устройстве и использовании IL.

Во-первых, в отличие от JVM, IL не привязан к одному языку программирования. В составе, предварительных версий Microsoft.NET имеются компиляторы с языков Си++, C#, Visual Basic. Независимые разработчики могут добавлять другие языки, создавая компиляторы с этих языков в IL-код.

Во-вторых, IL предназначен не для программной интерпретации, а для последующей компиляции в машинный код. Это позволяет достичь существенно большего быстродействия программ. Содержащие IL-код файлы несут достаточно информации для работы оптимизирующего компилятора .

«C# - простой, современный, объектно-ориентированный язык с безопасной системой типов, происходящий от Си и Си++. C# будет удобен и понятен для программистов, знающих Си и Си++. C# сочетает продуктивность Visual Basic и мощность Си++.» Такими словами начинается описание C#.

Рассмотрим технические особенности языка:

Единицей компиляции является файл (как в Си, Си++, Яве). Файл может содержать одно или несколько описаний типов: классов (class), интерфейсов (interface), структур (struct), перечислений (enum), типов-делегатов (delegate) с указанием (или без указания) об их распределении по пространствам имен;

Пространства имен (namespace) регулируют видимость объектов программы (как в Си++). Пространства имен могут быть вложенными. Разрешено употребление объектов программы без явного указания пространства имен, которому этот объект принадлежит. Достаточно лишь общего упоминания об использовании этого пространства имен в директиве using (как в Турбо Паскале). Предусмотрены псевдонимы для названий пространств имен в директиве using (как в языке Оберон);

Элементарные типы данных: 8-разрядные (sbyte, byte), 16-разрядные (short, ushort), 32-разрядные (int, uint) и 64-разрядные (long, ulong) целые со знаком и без знака, вещественные одиночной (float) и двойной (double) точности, символы Unicode (char), логический тип (bool, не совместим с целыми), десятичный тип, обеспечивающий точность 28 значащих цифр (decimal);

Структурированные типы: классы и интерфейсы (как в Яве), одномерные и многомерные (в отличие от Явы) массивы, строки (string), структуры (почти то же, что и классы, но размещаемые не куче и без наследования), перечисления, несовместимые с целыми (как в Паскале);

Типы-делегаты или просто «делегаты» (подобны процедурным типам в Модуле‑2 и Обероне, указателям на функции в Си и Си++);

Типы подразделяются на ссылочные (классы, интерфейсы, массивы, делегаты) и типы-значения (элементарные типы, перечисления, структуры). Объекты ссылочных типов размещаются в динамической памяти (куче), а переменные ссылочных типов являются, по сути, указателями на эти объекты. В случае типов-значений переменные представляют собой не указатели, а сами значения. Неявные преобразования типов разрешены только для случаев, когда они не нарушают систему безопасности типов и не приводят к потере информации. Все типы, включая элементарные, совместимы с типомobject, который является базовым классом всех прочих типов. Предусмотрено неявное преобразование типов-значений к типу object, называемое упаковкой (boxing), и явное обратное преобразование - распаковка (unboxing);

Автоматическая сборка мусора (как в Обероне и Яве);

Обширный набор операций с 14 уровнями приоритета. Переопределение операций (как в Алголе-68, Аде, Си++). С помощью операторов checked и unchecked можно управлять контролем переполнения при выполнении операций с целыми;

Методы с параметрами значениями, параметрами-ссылками (ref) и выходными параметрами (out). Слова ref и out нужно записывать перед параметром не только в описании метода, но и при вызове. Наличие выходных параметров позволяет контролировать выполнение определяющих присваиваний. По правилам языка любая переменная должна гарантированно получить значение до того, как будет предпринята попытка ее использования;

Управляющие операторы: if, switch, while, do, for, break, continue (как в Си, Си++ и Яве). Оператор foreach, выполняющий цикл для каждого элемента «коллекции», несколько разновидностей оператора перехода goto;

Обработка исключений (как в Яве);

Свойства - элементы классов (объектов), доступ к которым осуществляется так же, как и к полям (можно присвоить или получить значение), но реализуется неявно вызываемыми подпрограммами get и set (как в Объектном Паскале - входном языке системы Delphi);

Индексаторы - элементы классов (объектов), позволяющие обращаться к объектам так же, как к массивам (указанием индекса в квадратных скобках). Реализуются неявно вызываемыми подпрограммами get и set. Например, доступ (для чтения) к символам строки может выполняться как к элементам массива благодаря тому, что для стандартного класса string реализован индексатор;

События - элементы классов (поля или свойства) процедурного типа (делегаты), к которым вне класса, где они определены, применимы только операции += и –=, позволяющие добавить или удалить методы-обработчики событий для объектов данного класса;

Небезопасный (unsafe) код, использующий указатели и адресную арифметику, локализуется в частях программы, помеченных модификатором unsafe;

Препроцессор, предусматривающий, в отличие от Си и Си++, только средства условной компиляции .

Разумеется, обсуждавшиеся недостатки C# вовсе не лишают язык перспектив. Он во многих отношениях предпочтительней Си++. Общая неудовлетворенность языком Си++, признанием которой является само появление нового языка, является одной из основных предпосылок успеха C#.

Сравнивая C# с Явой, можно увидеть много общих черт. Правда, если Ява-системы многоплатформны, то реализация C# существует пока только для операционной системы Windows и только одна. Но, несмотря на тяжеловесность, можно ожидать, что язык будет реализован и для других систем. Кроме того, сама платформа Microsoft .NET с единой средой выполнения программ может быть продвинута на альтернативные архитектуры, в первую очередь на UNIX-системы.

C# представляется более реалистичным языком, чем Ява. В отличие от Явы, он самодостаточен. То есть на C# можно написать любую программу, не прибегая к другим языкам. Это возможно благодаря наличию «небезопасных» блоков кода, которые открывают доступ непосредственно к аппаратуре. В языке Ява для доступа к средствам низкого уровня должны использоваться «родные методы» (native methods), которые необходимо программировать на других языках.

И, разумеется, перспективы C# в первую очередь связаны с теми усилиями, которые, конечно же, приложит компания Microsoft для его продвижения .

Java - не просто язык программирования, а целая программная платформа с широкими возможностями. Основными составляющими блоками этой платформы являются:

• Базовые инструменты для написания и запуска программ на Java.
• Библиотеки и классы - ядро языка. Они обеспечивают основные функциональные возможности программирования на Java: обработку исключений, многопоточность, коллекции, логирование, рефлексию, безопасность, работу с сетью, работу с XML, сериализацию, регулярные выражения.
• Инструменты для развертывания и автоматического запуска приложений.
• Инструменты для создания фронтенда (GUI, интерфейса пользователя). Это классы библиотек JavaFX, Swing и Java2D.
• Библиотеки, для работы с базами данных, удаленно по сети, такие как JDBC, JNDI, RMI и Java RMI-IIOP.

Если вы хотите узнать больше о классах и инструментах Java, прочтите документацию Oracle - там есть всё. Первая версия Java JDK 1.0 включала «всего лишь» несколько сотен классов. Зато в настоящее время их число увеличилось до нескольких тысяч. За время жизни языка авторы внесли огромное количество изменений, которые повышают его безопасность, функциональность и переносимость. Благодаря постоянному совершенствованию и поддержке языка со стороны его разработчиков, Java всегда шла в ногу с развитием IT-технологий. Так что в настоящее время перед нами - современный язык, основными характеристиками которого являются:

Невысокий порог вхождения.
Изучать Java проще, чем большинство языков с Си-подобным синтаксисом.

Объектно-ориентированность.
Программы в Java строятся на основании объектов и их взаимодействии, что позволяет задействовать все преимущества ООП.

Переносимость.
Благодаря использованию интерпретатора - виртуальной машины Java, - программы переносятся на различные платформы и устройства.

Платформенная независимость
Программа, написанная на Java для одной платформы, компилируется в промежуточный байт-код, который может запускаться на других платформах благодаря интерпретации с помощью JVM под каждую платформу.

Развитая многопоточность.
Средства Java позволяют управлять выполнением нескольких потоков, что позволяет создавать многопоточные приложения.

Безопасность.
Благодаря встроенной в JVM верификации байт-кода, отсутствии в Java ручного управления памятью, слежением за переполнением стека, а также наличию различных API, которые позволяют контролировать безопасность, на этом языке можно создавать действительно безопасные приложения.

Отказоустойчивость.
Механизм исключений как при компиляции, так и во время непосредственного выполнения повышает отказоустойчивость программ и снижает количество ошибок.

Интерпретируемость.
Java-интерпретатор может выполнять байт-коды Java на любой машине, на которой имеется JVM и JRE.

Распределенность.
У Java есть инструменты для создания распределенных приложений.

Производительность.
Использование JIT (Just-in-time)-компилятора обеспечивает высокую скорость работу приложений, сопоставимую по скорости с языками С и С++.

Как начать программировать на Java?

English version of this post: How to start learning Java on

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.

Краткий курс истории языка Java

В этом разделе кратко описывается история языка Java. В основу этого раздела положены различные опубликованные материалы (в основном, интервью с создателями языка Java в июльском выпуске электронного журнала SunWorld за 1995 год).

История Java восходит к 1991 году, когда группа инженеров из компании Sun под руководством Патрика Нотона (Patrick Naughton) и члена Совета директоров (и разностороннего компьютерного волшебника) Джеймса Гослинга (James Gosling) занялась разработкой небольшого языка, который можно было бы использовать для программирования бытовых устройств, например, контроллеров для переключения каналов кабельного телевидения (cable TV switchboxes).

Поскольку такие устройства не потребляют много энергии и не имеют больших микросхем памяти, я должен был быть маленьким и генерировать очень компактные программы. Кроме того, поскольку разные производители могут выбирать разные центральные процессоры (Central Processor Unit- CPU), было важно не завязнуть в какой-то одной архитектуре компьютеров. Проект получил кодовое название "Green".

Стремясь изобрести небольшой, компактный и машинонезависимый код, разработчики возродили модель, использованную при реализации первых версий языка Pascal заре эры персональных компьютеров. Никлаус Вирт, создатель языка Pascal, в свое время разработал машинонезависимый язык, генерирующий промежуточный код для некоей гипотетической машины. Этот язык стал коммерческим продуктом под названием UCSD Pascal. (Такие гипотетические машины часто называются виртуальными - например, виртуальная машина языка Java, или JVM.)
Этот промежуточный код можно выполнять на любой машине, имеющей соответствующий интерпретатор. Инженеры, работавшие над проектом "Green", также использовали виртуальную машину, что решило их основную проблему.

Однако большинство сотрудников компании Sun имели опыт работы с операционной системой UNIX, поэтому в основу разрабатываемого ими языка бь л положен язык C++, а не Pascal. В частности, они сделали язык объектно-, а не процедурно-ориентированным.

Как сказал Гослинг в своем интервью: "Язык - это всегда средство, а не цель ". Сначала Гослинг решил назвать его "Oak" ("Дуб"). (Возможно потому, что он любил смотреть на дуб, растущий прямо под окнами его офиса в компании Sun.) Потом сотрудники компании Sun узнали, что слово Oak уже используется в качестве имени ранее созданного языка программирования, и изменили название Java.

В 1992 году в рамках проекта Green была выпущена первая продукция, названная
"*7". Это было средство для чрезвычайно интеллектуального дистанционного управления. (Оно имело мощность рабочей станции SPARK, помещаясь в коробочке размером 6x4x4 дюйма.) К сожалению, ни одна из компаний- производителей электронной техники не заинтересовалась этим изобретением.

Затем группа стала заниматься разработкой устройства для кабельного телевидения, которое могло бы осуществлять новые виды услуг, например, включать видеосистему по требованию. И снова они не получили ни одного контракта. (Забавно, что одной из компаний, отказавшихся подписать с ними контракт, руководил Джим Кларк (Jim Clark) - основатель компании Netscape, впоследствии сделавшей очень много для успеха языка Java.)

Весь 1993 год и половину 1994 года продолжались безрезультатные поиски покупателей продукции, разработанной в рамках проекта "Green" (под новым названием "First Person, Inc."). (Патрик Нотон, один из основателей группы, впоследствии в основном занимавшийся маркетингом, налетал в общей сложности более 300 тысяч миль, пытаясь продать разработанную технологию.) Проект "First Person, Inc." был прекращен в 1994 году.

Тем временем в рамках Интернет разрасталась сеть World Wide Web. Ключом к этой сети является броузер, превращающий гипертекст в изображение на экране.
В 1994 году большинство людей пользовалось броузером Mosaic, некоммерческим Web-броузером, разработанным в суперкомпьютерном центре Университета штата Иллинойс (University of Illinois) в 1993 году. (Частично этот броузер был написан Марком Андреессеном (Mark Andreessen) за 6,85 доллара в час. В то время Марк заканчивал университет и броузер был его дипломной работой. Затем он стал одним из основателей и главным программистом компании Netscape, и к нему пришли слава и богатство.)

В своем интервью журналу Sun World Гослинг сказал, что в середине 1994 года разработчики языка поняли: "Нам нужно создать действительно крутой броузер. Такой броузер должен представлять собой одно из немногих приложений модной клиент-серверной технологии, в которой жизненно важным было бы именно то, что мы сделали: архитектурная независимость, выполнение в реальном времени, надежность, безопасность - вопросы, не являвшиеся чрезвычайно важными для рабочих станций. И мы создали такой броузер".

На самом деле броузер был разработан Патриком Нотоном и Джонатаном Пэйном (Johnatan Payne). Позднее он превратился в современный броузер HotJava. Этот броузер был написан на языке Java, чтобы продемонстрировать всю его мощь. Однако разработчики не забывали о мощных средствах, которые теперь называются апплетами, наделив свой броузер способностью выполнять код внутри Web-страниц. "Демонстрация технологии" была представлена на выставке Sun World "95 23 мая 1995 года и вызвала всеобщее помешательство на почве язака Java, продолжающееся и поныне.

Компания Sun выпустила первую версию языка Java в начале 1996 года. Через несколько месяцев после нее появилась версия Java 1.02. Люди быстро поняли, что версия Java 1.02 не подходит для разработки серьезных приложений. Конечно, эту версию можно применять для разработки Web-страниц с пляшущими человечками, однако в версии Java 1.02 ничего нельзя даже напечатать.

Честно говоря, версия Java 1.02 была еще сырой. Ее преемница, версия Java 1.1, заполнила большинство зияющих провалов, намного улучшив возможность отражения и добавив новую модель событий для программирования графического пользовательского интерфейса. Несмотря на это, она все еще была довольно ограниченной.

Выпуск версии Java 1.2 стал основной новостью конференции JavaOne в 1998 году. В новой версии слабые средства для создания графического пользовательского интерфейса и графических приложений были заменены сложным и масштабным инструментарием. Это был шаг вперед, к реализации лозунга "Write Once, Run Anywhere" ™ ("Один раз напиши- и везде выполняй"), выдвинутого при разработке предыдущих версий.

В декабре 1998 года через три дня (!) после выхода в свет название новой версии было изменено на громоздкое словосочетание Java 2 Standart Edition Software Development Kit Version 1.2 (Стандартное издание пакета инструментальных средств для разработки программного обеспечения на языке Java 2, версия 1.2).

Кроме стандартного издания пакета ("Standart Edition") были предложены еще два варианта: "микроиздание" ("Micro Edition") для портативных устройств, например, для мобильных телефонов, и. "промышленное издание" ("Enterprise Edition") для создания сер верных приложений. В нашей книге в центре внимания находится стандартное издание.

Версии 1.3 и 1.4 стандартного издания пакета инструментальных средств намного совершеннее первоначального выпуска языка Java 2. Они обладают новыми возможностями и, разумеется, содержат намного меньше ошибок. В табл. 1 1 показан стремительный рост объема библиотеки API по мере появления новых версий стандартного издания пакета SDK.

Таблица 1.1. Рост объема библиотеки API из пакета Java Standart Edition

	Количество классов и интерфейсов	Количество методов и полей

Распространенные заблуждения относительно языка Java

В этом разделе перечислены и прокомментированы некоторые из распространенных заблуждений, касающихся Java.

Язык Java - это расширение языка HTML.

Java- это язык программирования, а язык HTML- это способ описания структуры Web-страниц. Между ними нет ничего общего, за исключением расширений языка HTML, позволяющих размещать на Web-страницах апплеты, написанные на языке Java.

Я работаю на языкеXML, поэтому мне не нужен язык Java.

Язык Java- это язык программирования, а язык XML- просто способ описания данных. Данные, описанные с помощью языка XML, можно обрабатывать с помощью программ, написанных на любом языке программирования, но лишь библиотека API языка Java содержит превосходные средства поддержки для обработки таких данных. Кроме того, в языке Java реализованы многие возможности языка XML. Более подробно они описаны во втором томе.

Язык Java легко выучить.

Нет ни одного языка программирования, столь же мощного, как язык Java, который можно было бы легко выучить. Игрушечные программы писать довольно просто, однако выполнять серьезную работу всегда трудно. Кроме того, обратите внимание на то, что в этой книге обсуждению собственно языка Java посвящено только четыре главы. В остальных главах объясняется, как работать с его библиотеками, содержащими тысячи классов и интерфейсов, а также многие тысячи функций. К счастью, знать каждую из них не обязательно, однако для выполнения реального проекта от пользователя требуется на удивление много знаний.

На языке Java легко программировать.

Набор инструментальных средств Java SDK использовать нелегко всем, за исключением программистов, привыкших к режиму командной строки. Существуют интегрированные среды программирования, включающие текстовые редакторы, компиляторы, средства для создания форм с помощью технологии "drag-and-drop", однако для новичка они выглядят слишком сложными и устрашающими. Кроме того, они часто генерируют программы, состоящие из сотен строк. Нам кажется, что начинать изучение языка Java по длинным программам, сгенерированным автоматически и заполненным комментариями типа "РУКАМИ НЕ ТРОГАТЬ!", - не слишком удачная идея. Мы полагаем, что лучше всего изучать язык Java, пользуясь привычным текстовым редактором. Именно так мы и поступим.

Язык Java со временем станет универсальным языком программирования для всех платформ.

Теоретически это возможно. Именно об этом мечтают все производители программного обеспечения, кроме компании Microsoft. Однако есть много приложений, прекрасно работающих на персональных компьютерах, которые не будут так же хорошо работать на других устройствах или под управлением броузера. Кроме того, эти приложения написаны так, чтобы максимально использовать возможности процессоров и машинозависимых библиотек. В любом случае они уже перенесены на все важные платформы. К таким приложениям относятся текстовые и графические редакторы, а также Web-броузеры. Обычно эти приложения пишутся на языках С или C++, и пользователь ничего не выиграет, если переписать их на языке Java. Помимо всего прочего, после переписывания на языке Java эти программы станут более медленными и менее эффективными, по крайней мере, в ближайшем будущем.

Язык Java - это просто еще один язык программирования.

Java- прекрасный язык программирования. Многие программисты отдают предпочтение именно ему, а не языкам С или C++. Однако в мире существуют сотни прекрасных языков программирования, так никогда и не получивших широкого распространения, в то время как языки с очевидными недостатками, такие как C++ и Visual Basic, достигли ошеломительных успехов.

Почему? Успех любого языка программирования в основном определяется практичностью его системы поддержки (support system), а не элегантностью его синтаксиса. Существуют ли полезные, удобные и стандартные библиотеки, позволяющие сделать именно то, что необходимо программисту? Разработана ли удобная среда для создания и отладки программ? Интегрирован ли язык и его инструментарий в компьютерную инфраструктуру? Язык Java достиг успехов в области серверных приложений, поскольку его библиотеки классов позволяют легко сделать то, что раньше было трудным, например, поддерживать работу в сети и многопоточность. Тот факт, что язык Java уменьшил количество ошибок, связанных с указателями, также говорит в его пользу. Благодаря этому производительность труда программистов повысилась. Однако не в этом кроется причина его успеха.

Программы на языке Java интерпретируются, значит, серьезные приложения будут слишком медленно выполняться на конкретной платформе.

Многие программы затрачивают большую часть времени на взаимодействие с пользовательским интерфейсом или ожидание данных из сети. Все программы, независимо от того, на каком языке они написаны, должны реагировать на щелчок мыши за определенное время. Разумеется, не следует выполнять задачи, требующие высокой производительности центрального процессора, с помощью интерпретатора языка Java. Однако на платформах, допускающих синхронную компиляцию, нужно лишь запустить байт-коды на выполнение, и большинство вопросов просто отпадут.

В конце концов язык Java отлично подходит для разработки сетевых программ. Опыт показывает, что он легко поддерживает высокую скорость передачи в сети даже во время таких интенсивных вычислений, как шифрование. Поскольку скорость работы на языке Java выше скорости передачи данных в сети, становится неважным, что программы на языке C++ могут работать еще быстрее. На языке Java легче программировать, а программы, написанные на нем, машинонезависимы.

Все программы на языке Java выполняются под управлением Web-броузеров.

Все апплеты, написанные на языке Java, действительно выполняются под управлением Web-броузеров. Собственно, это и есть определение апплета- программа, выполняемая Web-броузером. Однако вполне возможно и уместно создавать с шостоятельные программы на языке Java, которые выполняются независимо от Web-броузера.

Эти программы (обычно называемые приложениями) являются полностью машинонезависимыми. Просто берите программу и выполняйте ее на другой машине! Поскольку язык Java более удобен и менее подвержен ошибкам, чем язык C++, он представляет собой хороший выбор. В сочетании со средствами доступа к базам данных, например, пакетом Java Database Connectivity, язык Java становится просто неотразимым. Особенно удобно его изучать в качестве первого языка программирования.
Большинство программ в этой книге являются абсолютно самостоятельными. Конечно, апплеты очень забавны. Однако приложения на языке Java на практике более важны и полезны.

Апплеты на языке Java представляют собой большую опасность для системы защиты.

Было опубликовано несколько отчетов об ошибках в системе безопасности языка Java. Большинство из них касалось реализации языка Java с помощью конкретного броузера. Исследователи восприняли это как вызов и принялись искать лазейки в системе защиты языка Java, чтобы преодолеть силу и сложность модели безопасности апплетов. Обнаруженные технические ошибки вскоре были исправлены, и, насколько мы знаем, ни одна реальная система никогда не была скомпрометирована. Чтобы оценить важность этого факта, вспомните о миллионах вирусных на выполняемые файлы операционной системы Windows и макросы текстового процессора Word, действительно вызвавшие немало бед, и удивительно беззубую критику слабостей атакованной платформы. Кроме того, механизм ActiveX в броузере Internet Explorer мог бы вызвать много нареканий, однако способы его взлома настолько очевидны, что лишь немногие специалисты потрудились опубликовать свои изыскания.

Некоторые системные администраторы даже стали выключать системы защиты языка Java в своих броузерах, чтобы пользователи могли, как и прежде загружать исполняемые файлы, элементы управления ActiveX и документы, созданные с помощью текстового процессора Word. Забавно, что в настоящее время вероятность преодоления системы защиты апплетов на языке Java сравнима с вероятностью погибнуть в авиационной катастрофе, в то время как риск заразить компьютер, открыв документ, созданный текстовым процессором Word, сравним с риском погибнуть под колесами автомобиля, перебегая дорогу в час пик.

Язык JavaScript - упрощенная версия языка Java.

Язык JavaScript - это язык разработки сценариев, который можно использовать на Web-страницах. Он был разработан компанией Netscape и сначала назывался LiveScript. Синтаксис языка JavaScript напоминает синтаксис языка Java, однако на этом их сходство заканчивается (за исключением имени, конечно). Подмножество языка JavaScript было стандартизовано под именем ЕСМА-262, однако его расширения, необходимые для реальной работы, стандартизованы не были.