Java

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Java
Java Logo.svg
Парадигма: об'єктно орієнтована, структурна, імперативна
Дата появи: 1995
Творці: Sun Microsystems, Oracle
Останній реліз: Java Standard Edition 8 (18 березня 2014; 167 днів тому)
Система типізації: статична, сувора, безпечна, називна, явна
Основні реалізації: віртуальні машини Java
Під впливом від: Objective C, C++, Smalltalk, Eiffel[1], Ada 83, Mesa,[2] Modula-3[3]
Вплинула на: C#, D, J#, Ada 2005, ECMAScript, Groovy, PHP, Scala, JavaScript
ОС: Мультиплатформна
Ліцензія: GNU General Public License / Java Community Process
Сторінка інтернет: http://www.oracle.com/technetwork/java/index.html

Java (вимовляється Ява; інколи — Джава) — об'єктно-орієнтована мова програмування, випущена компанією Sun Microsystems у 1995 році як основний компонент платформи Java. Зараз мовою займається компанія Oracle, яка придбала Sun Microsystems у 2009 році. Синтаксис мови багато в чому схожий на C та C++. У офіційній реалізації, Java програми компілюються у байткод, який при виконанні інтерпретується віртуальною машиною для конкретної платформи.

Oracle надає компілятор Java та віртуальну машину Java, які задовольняють специфікації Java Community Process, під ліцензією GNU General Public License.

Мова значно запозичила синтаксис із C і C++. Зокрема, взято за основу об'єктну модель С++, проте її модифіковано. Усунуто можливість появи деяких конфліктних ситуацій, що могли виникнути через помилки програміста та полегшено сам процес розробки об'єктно-орієнтованих програм. Ряд дій, які в С/C++ повинні здійснювати програмісти, доручено віртуальній машині. Передусім, Java розроблялась як платформо-незалежна мова, тому вона має менше низькорівневих можливостей для роботи з апаратним забезпеченням. За необхідності таких дій java дозволяє викликати підпрограми, написані іншими мовами програмування.

Java вплинула на розвиток J++, що розроблялась компанією Microsoft. Роботу над J++ було зупинено через судовий позов компанії Sun Microsystems, оскільки ця мова програмування була модифікацією Java. Пізніше в новій платформі Microsoft .NET випустило J#, щоб полегшити міграцію програмістів J++ або Java на нову платформу. З часом нова мова програмування С#, стала основною мовою платформи, перейнявши багато чого з Java. J# востаннє включався в версію Microsoft Visual Studio 2005. Мова сценаріїв JavaScript має схожу із Java назву і синтаксис, але не пов'язана із Java.

Назва[ред.ред. код]

Спочатку мова називалася Oak («дуб») розроблялася Джеймсом Гослінгом для програмування побутових електронних пристроїв. Згодом вона була перейменована в Java і стала використовуватися для написання клієнтських додатків і серверного програмного забезпечення. Названа на честь марки кави Java, яка, в свою чергу, отримала найменування однойменного острова (Ява), тому на офіційній емблемі мови зображена чашка з паркою кавою. Існує й інша версія походження назви мови, пов'язана з алюзією на кава-машину як приклад побутового влаштування, для програмування якого спочатку мова створювався.

Історія[ред.ред. код]

Мова програмування Java зародилася в 1991 р. в лабораторіях компанії Sun Microsystems. Розробку проекту започаткував Джеймс Ґослінґ, сам проект мав назву «Green»(Зелений). Створення першої робочої версії, яка мала назву «Oak»(дуб), зайняло 18 місяців. Оскільки виявилось, що ім'я Oak уже використовувалось іншою фірмою, то в результаті тривалих суперечок навколо назви нової мови з поміж ряду запропонованих було вибрано назву Java[4], у 1995 р. мову було офіційно перейменовано[5].

Головним мотивом створення Java була потреба в мові програмування, яка б не залежала від платформи (тобто від архітектури) і яку можна було б використовувати для створення програмного забезпечення, яке вбудовується в різноманітні побутові електронні прилади, такі як мобільні засоби зв'язку, пристрої дистанційного керування тощо.

Досить скоро майже всі найпопулярніші тогочасні веб-оглядачі отримали можливість запускати «безпечні» для системи Java аплети всередині веб-сторінок. У грудні 1998 р. Sun Microsystems випустила Java 2 (спершу під назвою J2SE 1.2), де було реалізовано декілька конфігурацій для різних типів платформ. Наприклад, J2EE призначалася для створення корпоративних застосунків, а значно урізана J2ME для приладів з обмеженими ресурсами, таких як мобільні телефони. У 2006 році в маркетингових цілях, Версії J2 було перейменовано у Java EE, Java ME та Java SE, відповідно.

13 листопада 2006 року Sun випустили більшу частину Java в якості вільного та відкритого програмного забезпечення згідно з умовами GNU General Public License (GPL). 8 травня 2007 корпорація закінчила процес, в результаті якого всі початкові коди Java були випущенні під GPL, за винятком невеликої частини коду, на який Sun не мала авторського права.

Період становлення Java збігся у часі з розквітом міжнародної інформаційної служби World Wide Web. Ця обставина відіграла вирішальну роль у майбутньому Java, оскільки Web теж вимагала платформо-незалежних програм. Як наслідок, були зміщені акценти в розробці Sun з побутової електроніки на програмування для Інтернет.

Головні концепції[ред.ред. код]

Початкові цілі[ред.ред. код]

У створенні мови програмування Java було чотири початкові цілі:[6]

  1. Синтаксис мови повинен бути «простим, об'єктно-орієнтовним та звичним».
  2. Реалізація має бути «безвідмовною та безпечною», а також «високопродуктивною».
  3. Повинна зберегтися «незалежність від архітектури та портативність».
  4. Мова має бути «динамічною, інтерпретованою та підтримувати мультиопрацьовування».

Платформа Java[ред.ред. код]

Під «незалежністю від архітектури» мається на увазі те, що програма, написана на мові Java, працюватиме на будь-якій підтримуваній апаратній чи системній платформі без змін у початковому коді та перекомпіляції.

Цього можна досягти, компілюючи початковий Java код у байт-код, який являє собою спрощені машинні команди. Потім програму можна виконати на будь-якій платформі, що має встановлену віртуальну машину Java, яка інтерпретує байткод у код, пристосований до специфіки конкретної операційної системи і процесора. Зараз віртуальні машини Java існують для більшості процесорів і операційних систем.

Стандартні бібліотеки забезпечують загальний спосіб доступу до таких платформозалежних особливостей, як обробка графіки, багатопотоковість та роботу з мережами. У деяких версіях задля збільшення продуктивності JVM, байт-код можна компілювати у машинний код до або під час виконання програми.

Основна перевага використання байт-коду — це портативність. Тим не менш, додаткові витрати на інтерпретацію означають, що інтерпретовані програми будуть майже завжди працювати повільніше, ніж скомпільовані у машинний код, і саме тому Java одержала репутацію «повільної» мови. Проте, цей розрив суттєво скоротився після введення декількох методів оптимізації у сучасних реалізаціях JVM.

Одним із таких методів є англ. just-in-time (JIT) компіляція, що перетворює Java байт-код у машинний під час першого запуску програми, а потім кешує його. У результаті, така програма запускається і виконується швидше, ніж простий інтерпретований код, але ціною додаткових витрат на компіляцію під час виконання. Складніші віртуальні машини також використовують динамічну рекомпіляцію, яка полягає в тому, що В. М. аналізує поведінку запущеної програми й вибірково рекомпілює та оптимізує певні її частини. З використанням динамічної рекомпіляції можна досягти більшого рівня оптимізації, ніж за статичної компіляції, оскільки динамічний компілятор може робити оптимізації на базі знань про довкілля періоду виконання та про завантажені класи. До того ж, він може виявляти так звані гарячі точки (англ. hot spots) —- частини програми, найчастіше внутрішні цикли, які займають найбільше часу при виконанні. JIT компіляція та динамічна рекомпіляція збільшує швидкість Java програм, не втрачаючи при цьому портативності.

Існує ще одна технологія оптимізації байткоду, широко відома як статична компіляція, або англ. ahead-of-time (AOT) компіляція. Цей метод передбачає, як і традиційні компілятори, безпосередню компіляцію у машинний код. Це забезпечує хороші показники в порівнянні з інтерпретацією, але за рахунок втрати переносності: скомпільовану таким способом програму можна запустити тільки на одній, цільовій платформі.

Швидкість офіційної віртуальної машини Java значно покращилася з моменту випуску ранніх версій, до того ж, деякі випробування показали, що продуктивність JIT компіляторів у порівнянні зі звичайними компіляторами у машинний код майже однакова. Проте ефективність компіляторів не завжди свідчить про швидкість виконання скомпільованого коду, тільки ретельне тестування може виявити справжню ефективність у даній системі.

Об'єктність[ред.ред. код]

На противагу C++, Java об'єктно-орієнтованіша. Всі дані і дії групуються в класи об'єктів. Виключенням з повної об'єктності (як скажімо в Smalltalk) є примітивні типи (int, float тощо). Це було свідомим рішенням проектувальників мови задля збільшення швидкості. Через це, Java не вважається повністю об'єктно-орієнтовною мовою.

У Java всі об'єкти є похідними від головного об'єкта (він називається просто Object), з якого вони успадковують базову поведінку і властивості.

Хоча у C++ вперше стало доступне множинне успадкування, але у Java можливе тільки одинарне успадкування, завдяки чому виключається можливість конфліктів між членами класу (методи і змінні), які успадковуються від базових класів.

Безпека[ред.ред. код]

У намірах проектувальників Java мала замінити C++ — об'єктного наступника мови C.[7] Проектувальники почали з аналізу властивостей C++, які є причиною найбільшого числа помилок, щоби створити просту, безпечну і безвідмовну мову програмування.

В Java існує система винятків або ситуацій, коли програма зустрічається з неочікуваними труднощами, наприклад:

  • операції над елементом масиву поза його межами або над порожнім елементом
  • читання з недоступного каталогу або неправильної адреси URL
  • ввід недопустимих даних користувачем

Одна з особливостей концепції віртуальної машини полягає в тому, що помилки (виключення) не призводять до повного краху системи. Крім того, існують інструменти, які «приєднуються» до середовища періоду виконання і кожен раз, коли сталося певне виключення, записують інформацію з пам'яті для відлагодження програми. Ці інструменти автоматизованої обробки виключень надають основну інформацію щодо виключень в програмах на Java.

Проте, мову програмування Java не рекомендується використовувати в системах, збій в роботі яких може призвести до смерті, травм чи значних фізичних ушкоджень (наприклад, програмне забезпечення для керування атомними електростанціями, польотами, систем життєзабезпечення чи систем озброєння) через ненадійність програм, написаних на мові програмування Java.[8], пункт ліцензії Microsoft 7.7.h.

Автоматичне керування пам'яттю[ред.ред. код]

Java використовує автоматичний збирач сміття для керування пам'яттю під час життєвого циклу об'єкта. Програміст вирішує, коли створювати об'єкти, а віртуальна машина відповідальна за звільнення пам'яті після того, як об'єкт стає непотрібним. Коли до певного об'єкта вже не залишається посилань, збирач сміття може автоматично прибирати його із пам'яті. Проте, витік пам'яті все ж може статися, якщо код, написаний програмістом, має посилання на вже непотрібні об'єкти, наприклад на об'єкти, що зберігаються у діючих контейнерах.

Прибирання сміття дозволене у будь-який час. В ідеалі воно відбувається під час бездіяльності програми. Збірка сміття автоматично форсується при нестачі вільної пам'яті в купі для розміщення нового об'єкта, що може призводити до кількасекундного зависання. Тому існують реалізації віртуальної машини Java з прибиральником сміття спеціально створеним для програмування систем реального часу.

Java не має підтримки вказівників у стилі C/C++. Це зроблено задля безпеки й надійності, аби дозволити збирачу сміття переміщувати вказівникові об'єкти.

Приклад програми[ред.ред. код]

Програма, яка виводить «Hello, World!»:

public class HolyTrue {
    public static void main(String args[]) {
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}

Випуски[ред.ред. код]

Структура Java програми[ред.ред. код]

Програми на Java утворені з визначень класів та інтерфейсів. Класи містять змінні та сталі, які утримують дані, методи, які виконують дії, та конструктори, які створюють екземпляри класів — об'єкти. Дані можуть мати простий тип (наприклад байт, ціле число, символ) або бути посиланням на об'єкт. Мова Java є статично типізованою.

Лексична структура[ред.ред. код]

Java програми записуються в Юнікоді, також надається лексичне перетворення, яке дозволяє записувати символи Юнікоду керівними кодами Unicode за допомогою лише множини символів ASCII. Мова Java представляє текст послідовностями 16-бітних кодових одиниць, використовуючи кодування UTF-16. За винятком коментарів, ідентифікаторів та вмісту символьних та рядкових літералів, всі вхідні елементи програми на Java складаються із символів ASCII або відповідних їм керівних кодів Unicode.

Типи даних[ред.ред. код]

Java є суворо типізованою мовою, кожна змінна та вираз має тип, відомий на етапі компіляції.

Типи данних Java належать до двох категорій: прості (primitive) та вказівникові (reference). До простих типів належить булевий(логічний) тип, числові типи та символьний тип.

Числові типи складаються із цілих типів byte, short, int, long та дійсних типів float, double. Символьний тип представлений типом char. Вказівникові типи складаються із класів, інтерфейсів, масивів. Значенням вказівникового типу є вказівник на об'єкт — екземпляр класу чи масиву. Рядки є об'єктами класу String.

Прості типи даних[ред.ред. код]

Тип Довжина (в байтах) Діапазон або набір значень
boolean не визначено true, false
byte 1 −128..127
char 2 0..216−1, або 0..65535
short 2 −215..215−1, або −32768..32767
int 4 −231..231−1, або −2147483648..2147483647
long 8 −263..263−1, або приблизно −9.2·1018..9.2·1018
float 4 -(2-2−23)·2127..(2-2−23)·2127, або приблизно −3.4·1038..3.4·1038, а також -\infty, \infty, NaN
double 8 -(2-2−52)·21023..(2-2−52)·21023, або приблизно −1.8·10308..1.8·10308, а також -\infty, \infty, NaN


Критика[ред.ред. код]

Докладніше: Критика Java

Критика спрямована на Java стосується запозичення синтаксису в C/C++, використання узагальнень, швидкодії, обробки чисел без знаку, реалізації обчислень чисел з плаваючою крапкою, великих масивів та ін.

Використання іншими компаніями[ред.ред. код]

Android широко використовує технології Java

Google[ред.ред. код]

При створенні Android (операційної системи з відкритим кодом) Google взяла за основу Java. Не зважаючи на те, що операційна система, збудована на ядрі Linux, була написана переважно на C, Android SDK використовує Java для розробки додатків для платформи Android.

7 травня 2012 року суд Сан-Франциско виявив, що якщо API може бути захищене авторським правом, то Google, використовуючи Java в Android, порушив авторські права Oracle.[9] Було підняте питання про правовий статус використання Java в Android-пристроях. Однак, вже 31 травня того ж року федеральний суддя США постановив, що API не можуть бути захищеними авторським правом.[10]

Графічний інтерфейс користувача[ред.ред. код]

Для реалізації графічного інтерфейсу (GUI) в Java існують два основні пакети класів[11]:

Перевагами першого є простота використання, інтерфейс подібний до інтерфейсу операційної системи та дещо краща швидкодія, оскільки базується на засобах ОС, щоправда має обмежений набір графічних елементів. Другий пакет Swing реалізує власний Java інтерфейс. Цей пакет створювався на основі AWT, і має набагато більше можливостей та більшу кількість графічних елементів.[12]. Swing-компоненти ще називають полегшеними (англ. lightweight), оскільки вони написані повністю на Java і, через це, платформонезалежні.

Існують також сторонні пакети, найпопулярнішим є Standard Widget Toolkit (SWT, вимовляється «ес-дабл-ю-ті») — Стандартний інструментарій віджетів. Розроблений підрозділом Rational фірми IBM і компанією Object Technology International (OTI), зараз розвивається фондом Eclipse.

Примітки[ред.ред. код]

Див. також[ред.ред. код]

Ресурси інтернет[ред.ред. код]

Бібліографія[ред.ред. код]

  • Joshua Bloch (2008). Effective Java (2nd Edition). Prentice Hall PTR. ISBN 978-0321356680. 
  • James Gosling; Bill Joy, Guy Steele, Gilad Bracha (2005). The Java Language Specification, Third Edition. Addison-Wesley. ISBN 0-321-24678-0.