Sissejuhatus Java

Mis on Java?

Java on üldotstarbeline, klassipõhine, objektorienteeritud programmeerimiskeel, mis on loodud minimaalsete rakendussõltuvuste jaoks. See on ka rakenduste arendamise arvutusplatvorm. Java on kiire, turvaline ja usaldusväärne, mistõttu see annab jõudu tarkvarale sülearvutites, andmekeskustes, mängukonsoolides, teaduslikes superarvutites, mobiiltelefonides ja manussüsteemides. Mitmeplatvormilise ja võrgukeskse keelena Java on endiselt üks enimkasutatavaid programmeerimiskeeli tööstuses ja enamik organisatsioone eelistab seda missioonikriitiliste projektide loomiseks.

Mis on Java Platvorm?

. Java Platvorm on programmide kogum, mis aitab arendajatel luua ja käivitada Java rakendusi tõhusalt. See ühendab täitmismootori, kompilaatori ja teekide komplekti koos spetsifikatsioonidega, mis määravad nende koostöö. James Gosling töötas välja Java platvorm Sun Microsystemsis ja Oracle Corporation omandas selle Suni omandamise kaudu 2009. aastal.

See video tutvustab Java inimesele ja selgitab, miks Java on nii platvorm kui ka programmeerimiskeel:

Click siin kui videole ligipääs pole võimalik.

Mis on Java Kasutatud?

Siin on mõned kõige olulisemad reaalse maailma rakendused Java:

• Developing Android apps.
• Ettevõtte tarkvara loomine suurtele organisatsioonidele.
• Laia valiku mobiilseadmete toiteallikas Java rakendusi.
• Teadusarvutusrakenduste käitamine.
• Suurandmete analüüsi torujuhtmete juhtimine.
• Sisseehitatud riistvaraseadmete programmeerimine.
• Serveripoolsed tehnoloogiad nagu Apache, JBoss, GlassFish ja Tomcat.

Ajalugu Java Programmeerimiskeel

Siin on olulisemad vaatamisväärsused ajaloost Java keel:

• . Java keelt nimetati algselt TAMMiks.
• Algselt töötati see välja kaasaskantavate seadmete ja digibokside haldamiseks, kus OAK oli äriline läbikukkumine.
• 1995. aastal nimetas Sun keele ümber nimeks „Java„ja muutis selle fookust, et ära kasutada kiiresti kasvavat veebi.“
• Aastal 2009, Oracle Corporation omandas Sun Microsystemsi ja võttis omanduseks kolm peamist Suni tarkvaravara: Java, MySQLja Solaris.

Java Variandid

Siin on lühike ajalugu Java versioonid ja nende väljalaskekuupäevad, uuendatud viimase pikaajalise toe väljaande kaudu:

Java versioon	Release Date
JDK alfa ja beeta	1995
JDK1.0	23. jaanuar 1996
JDK1.1	19 veebruar 1997
J2SE 1.2	8 dets detsember 1998
J2SE 1.3	8 mai 2000
J2SE 1.4	6 veebruar 2002
J2SE 5.0	30 september 2004
Java SE 6	11 dets detsember 2006
Java SE 7	28 juuli 2011
Java SE 8 (LTS)	18. Märts 2014
Java SE 9	21 september 2017
Java SE 10	20. Märts 2018
Java SE 11 (LTS)	25 september 2018
Java SE 12	19. Märts 2019
Java SE 13	17 september 2019
Java SE 14	17. Märts 2020
Java SE 15	15 september 2020
Java SE 16	16. Märts 2021
Java SE 17 (LTS)	14 september 2021
Java SE 18	22. märts 2022
Java SE 19	20 september 2022
Java SE 20	21. märts 2023
Java SE 21 (LTS)	19 september 2023
Java SE 22	19. Märts 2024
Java SE 23	17 september 2024
Java SE 24	18. Märts 2025
Java SE 25 (LTS)	16 september 2025

Java FUNKTSIOONID

Siin on mõned kõige olulisemad Java omadused, mis on seda peaaegu kolm aastakümmet asjakohasena hoidnud:

• See on üks lihtsamini õpitavaid objektorienteeritud programmeerimiskeeli.
• „Kirjuta üks kord, käivita kõikjal” – ühes masinas kompileeritud kood töötab peaaegu igal arvutusplatvormil.
• Java on platvormist sõltumatu tänu oma baitkoodi täitmismudelile.
• See on algusest peale loodud objektorienteeritud rakenduste jaoks.
• See on mitmelõimeline keel automaatse mäluhaldusega (prügikoristus).
• See loodi hajutatud internetikeskkonna jaoks.
• See hõlbustab hajutatud andmetöötlust oma võrgukeskse disaini tõttu.

Selle komponendid Java Programmeerimiskeel

A Java Programmeerija kirjutab koodi inimloetavas keeles, mida nimetatakse lähtekoodiProtsessor ei saa lähtekoodist kunagi otse aru – protsessorid käitavad ainult masinkoodi ja see masinkood erineb protsessoriperede lõikes. Selle lõhe ületamiseks... Java platvorm tõlgib lähtekoodi kaasaskantavaks vahevormiks. Kõik see toimub kolme põhikomponendi sees: JDK, JVM ja JRE.

Java Arenduskomplekt (JDK)

JDK on tarkvaraarenduskeskkond, mida kasutatakse aplettide loomiseks ja Java rakendusi. JDK täisvorm on Java Arenduskomplekt. Java arendajad saavad seda kasutada Windows, macOS, Solarisja Linux. JDK aitab neil kodeerida ja käitada Java programmid. Samasse arvutisse on võimalik installida rohkem kui üks JDK versioon.

Miks kasutada JDK-d?

• JDK sisaldab kirjutamiseks vajalikke tööriistu Java programmid ja JRE nende käivitamiseks.
• See sisaldab kompilaatorit (javac) Java rakenduste käivitaja, AppletViewer ja sarnased utiliidid.
• Kompilaator teisendab koodi, mis on kirjutatud Java baitkoodi sisse.
• . Java rakenduste käivitaja avab JRE, laadib vajaliku klassi ja käivitab selle põhimeetodi.

Java Virtuaalmasin (JVM)

. Java Virtuaalmasin (JVM) on mootor, mis pakub sõiduks töökeskkonda Java koodi või rakendusi. See teisendab Java baitkoodi masinkeelde. JVM on osa sellest Java Käituskeskkond (JRE). Teistes programmeerimiskeeltes loob kompilaator konkreetse süsteemi jaoks masinkoodi. Siiski Java kompilaator loob koodi virtuaalmasinale, mida tuntakse kui Java Virtuaalne masin.

Miks JVM?

• JVM pakub platvormist sõltumatut täitmisviisi Java lähtekood.
• Sellel on arvukalt valmislahendusi, tööriistu ja raamistikke.
• Kui olete koostanud Java programmi saab käivitada mis tahes platvormil, mis säästab märkimisväärselt aega.
• JVM-iga on kaasas JIT (Just-In-Time) kompilaator, mis teisendab baitkoodi käitusajal madala taseme masinkeeleks, muutes selle sageli kiiremaks kui interpreteeritud rakendus.

Java Käituskeskkond (JRE)

JRE on tarkvara, mis on loodud muu tarkvara käitamiseks. See sisaldab klassiteegid, laaduriklassi ja JVM-i. Lihtsamalt öeldes, kui soovite käivitada ainult Java programmi (mitte seda arendada), vajad sa JRE-d, mitte täielikku JDK-d.

Miks kasutada JRE-d?

• JRE sisaldab klassiteegid, JVM-i ja muid tugifaile. See ei sisalda arendustööriistu, näiteks silurit või kompilaatorit.
• See kasutab olulisi pakettide klasse, sealhulgas math, swing, util, lang, awtja käitusaja teegid.
• Kui peate jooksma Java Aplettide või rakenduste jaoks peab teie süsteemi olema installitud JRE.

Erinevad tüübid Java Platvormid

Seal on neli erinevat Java programmeerimiskeele platvormid, millest igaüks on häälestatud erinevale juurutamise eesmärgile:

1. Java Platvorm, Standardväljaanne (Java SE): Java SE API pakub Java programmeerimiskeele põhifunktsioonid. See defineerib kõike alates baastüüpidest ja objektidest kuni kõrgetasemeliste klassideni, mida kasutatakse võrgustamiseks, turvalisuse, andmebaasidele juurdepääsu, graafilise kasutajaliidese (GUI) arendamise ja XML-i parsimise jaoks.

2. Java Platvorm, ettevõtteväljaanne (Jakarta EE, varem Java EE): Jakarta EE platvorm pakub arenduseks API-t ja käituskeskkondaping ja käitades ülimalt skaleeritavaid, suuremahulisi, mitmetasandilisi, usaldusväärseid ja turvalisi võrgurakendusi. Oracle platvormi üle kandis Eclipse Foundation 2017. aastal, mis nimetas selle ümber Jakarta EE-ks.

3. Java Platvorm, mikroväljaanne (Java MINA): . Java ME platvorm pakub API-t ja väikese jalajäljega virtuaalmasinat tööks Java rakendused väikestel seadmetel, näiteks tavatelefonidel ja manussüsteemide kontrolleritel.

4. JavaFX: JavaFX on platvorm arenduseksping rikkaliku sisuga internetirakendused, mis kasutavad kerget kasutajaliidese API-t. See kasutab riistvarakiirendusega graafika- ja meediamootoreid, mis aitavad Java Kasutage ära võrgustatud andmeallikatega ühenduse loomiseks suurema jõudlusega kliente, moodsat välimust ja kasutuskogemust ning kõrgetasemelisi API-sid.

Et mõista Java programmeerimiskeeles peame uuesti läbi vaatama mõned põhimõisted selle kohta, kuidas arvutiprogramm käske käivitab ja toiminguid sooritab.

Mis on arvuti?

Arvuti on elektrooniline seade, mis on võimeline arvutusi tegema. See koosneb monitorist, klaviatuurist, hiirest ja mälust teabe salvestamiseks. Kõige olulisem komponent on aga PROTSESSOR. Protsessor teostab kogu arvuti mõtlemise – aga kuidas see tegelikult seda teeb? Kuidas see teksti, pilte ja videoid mõistab?

Mis on Assembly Keel?

Arvuti on elektrooniline seade, seega saab see aru ainult elektroonilistest signaalidest – binaarsignaalidest. 5-voldine elektrooniline signaal võib esindada binaararvu 1, samas kui 0 volti võib esindada binaararvu 0. Teie arvutit pommitatakse pidevalt nende signaalidega.

Nende signaalide kaheksa bitti on rühmitatud teksti, numbrite ja sümbolite tõlgendamiseks.

Näiteks sümboli # tuvastab arvuti kui 10101010. Samamoodi on liitmisfunktsiooni muster esindatud kui 10000011.

Seda tuntakse 8-bitise andmetöötlusena. Kaasaegsed protsessorid suudavad korraga dekodeerida 64-bitiseid juhiseid. Mis pistmist sellel kontseptsioonil siis on? JavaVaatame ühte näidet.

Oletame, et tahad arvutile öelda, et ta liitaks kaks arvu (1 + 2), mis on esitatud binaararvudena (10000011). Kuidas sa seda oma arvutile edastad? Koodi käivitamiseks kasutad assemblerkeelt.

"Assembly Keel on tarkvaraarenduskeelte kõige elementaarsem vorm.

Sa annad käske järgmises vormingus. Kahe arvu liitmise kood assemblerkeeles näeks välja selline:

• Salvesta number 1 mälupessa A.
• Salvesta number 2 mälupessa B.
• Liida asukohtade A ja B sisu.
• Salvestage tulemus.

1950. aastatel, kui arvutid olid tohutud ja energianõudlikud, teisendati assemblerkood vastavaks masinkoodiks (1-d ja 0-d), kasutades map-koodi.ping lehed. Seejärel stantsiti kood masinakaartidele ja söödeti arvutisse. Arvuti luges need koodid ja käivitas programmi. See oli pikk protsess – kuni saabus MONTEERIJA, kes konverteerimise automatiseeris.

Mis on assembler ja kompilaator?

Tehnoloogia arenedes leiutati sisend-/väljundseadmed. Programmi sai otse arvutisse sisestada, kasutades ASSEMBLERit, mis teisendab selle vastavaks masinkoodiks (110001…) ja edastab protsessorile. Meie 1 + 2 näite juurde tagasi tulles, teisendab assembler assemblerkoodi väljundiks masinkoodiks.

Lisaks assemblerile peate väljundi kuvamiseks tegema ka väljakutseid operatsioonisüsteemi pakutavatele funktsioonidele.

Ainult assemblerist ei piisa; see vajab ka KOMPILEERI, et pakkida pikk lähtekood väiksemateks, optimeeritud tükkideks. Kõrgema taseme tarkvaraarenduskeelte puhul kahaneb kogu ülaltoodud assembleri koodijupp ühele reale, näiteks printf("%d", 1 + 2)Kompilaator teisendab teie C keel kood assemblerkoodiks; seejärel teisendab assembler selle masinkoodiks transmitprotsessorile. Arvutites kasutatav kõige levinum protsessor on Inteli protsessor.

Kaasaegsed kompilaatorid komplekteerivad sageli assembleri, et nad saaksid kõrgema taseme keelekoodi otse masinkoodiks teisendada.

Nüüd, oletame Windows töötab Inteli protsessoril – operatsioonisüsteemi ja protsessori kombinatsiooni nimetatakse PLATVORMIKS. Kõige levinum platvorm on Windows Inteli platvormil, tuntud ka kui Winteli platvorm. Teiste populaarsete platvormide hulka kuuluvad AMD, Linux, PowerPC ja macOS.

Protsessori vahetusega muutuvad ka kokkupanekujuhised. Näiteks:

• Inteli protsessorites võib „add” käsku AMD-s nimetada ADDITION-iks.
• Või PowerPC-s „Math ADD”.

Ja operatsioonisüsteemi muutumisega muutuvad ka operatsioonisüsteemi tasemel kõnede tase ja olemus.

Arendajana soovite, et teie tarkvara töötaks igal platvormil, et maksimeerida ulatust. See tähendab, et peate ostma eraldi kompilaatorid, mis teisendavad teie printf käsk iga sihtmärgi natiivsesse masinkoodi.

Kompilaatorid on kallid ja alati on oht ühilduvusprobleemideks operatsioonisüsteemide vahel. Iga operatsioonisüsteemi ja protsessori kombinatsiooni jaoks eraldi kompilaatori ostmine ja installimine pole otstarbekas. Mis on siis alternatiiv? Sisestage see. Java keel.

Kuidas Java Virtuaalmasin töötab?

Kasutades Java Virtuaalne masin, seda probleemi saab lahendada. Aga kuidas see erinevate protsessorite ja operatsioonisüsteemide puhul toimib? Vaatame seda samm-sammult.

Step 1) Kahe numbri liitmise kuvamise kood — System.out.println(1+2) — salvestatakse kui .java faili.

Step 2) kasutades Java kompilaator (javac), teisendatakse kood vahekoodiks, mida nimetatakse baitkoodVäljund on a .klass faili.

Step 3) Seda baitkoodi ei mõista ükski füüsiline platvorm, vaid ainult virtuaalne platvorm nimega Java Virtuaalne masin.

Step 4) JVM asub teie operatsioonisüsteemi muutmälus (RAM). Kui JVM-ile see baitkood edastatakse, tuvastab see platvormi, millel see töötab, ja teisendab baitkoodi lennult natiivseks masinkoodiks.

Arvutiga töötades või veebis surfates näete alati Javaseotud ikoonidega võite olla kindel, et JVM on teie muutmälusse laaditud. Mis teeb selle Java attracon see, et kompileeritud koodi saab käivitada mitte ainult igal PC platvormil, vaid ka mobiiltelefonides ja muudes elektroonikaseadmetes, mis seda toetavad Java.

"Java on nii programmeerimiskeel kui ka platvorm.

kuidas on Java Platvormist sõltumatu?

Erinevalt C kompilaatorist, Java kompilaator ei tooda konkreetse masina jaoks algset käivitatavat koodi. Selle asemel Java loob unikaalse vahevormingu nimega baitkoodBaitkood käivitatakse vastavalt JVM-i spetsifikatsioonis sätestatud reeglitele, mistõttu Java on platvormist sõltumatu keel.

Baitkood on arusaadav iga JVM-i jaoks, mis on installitud mis tahes operatsioonisüsteemile. Lühidalt, Java lähtekood saab töötada igas kaasaegses operatsioonisüsteemis ilma uuesti kompileerimiseta, mis on selle alus Javalubadus „kirjuta üks kord, jookse kõikjale”.

KKK