مقدمه ای بر زبان جاوا. دوره ای که "JAVA از ابتدا" تشکیل شده است

زبان جاوا معرفی.

مدتها تصور یک مجله رایانه ای بدون مقاله در زبان جاوا دشوار بود. حتی روزنامه ها و مجلات معروف مانند نیویورک تایمز ، واشنگتن پست و هفته تجارت در مورد او می نوشتند.

غیرممکن است به یاد داشته باشیم که رادیو عمومی ملی تابحال یک برنامه ده دقیقه ای را به یک زبان برنامه نویسی اختصاص داده است. خوب یا بد بستگی به دیدگاه دارد. یک سرمایه گذاری 100 میلیون دلاری در تولید نرم افزاربا استفاده از یک زبان برنامه نویسی خاص ایجاد شده است؟! CNN ، CNBC و سایر رسانه ها فقط درباره چگونگی صحبت کردند و هنوز هم صحبت می کنند زبان جاوا و این می تواند ، و آن را انجام خواهد داد.

با این حال ، این کتاب مخصوص برنامه نویسان جدی است و از آنجا که جاوا یک زبان برنامه نویسی جدی است ، موارد زیادی برای پوشش دادن داریم. بنابراین ، ما در تجزیه و تحلیل وعده های تبلیغاتی فرو نمی رویم و سعی می کنیم بفهمیم که در آنها چه واقعیتی وجود دارد و چه داستانی. در عوض ، ما جاوا را به عنوان یک زبان برنامه نویسی با جزئیات کافی توصیف خواهیم کرد (البته شامل ویژگی هایی که امکان استفاده از آن برای کار در اینترنت را می دهد ، که در واقع باعث این همه تبلیغات تبلیغاتی شد). پس از آن ، سعی خواهیم کرد واقعیت را از خیال با توضیح آنچه واقعاً زبان جاوا می تواند و نمی تواند تفکیک کند.

در ابتدا ، بین وعده های تبلیغاتی و قابلیت های واقعی زبان جاوا فاصله ای وجود داشت. با بلوغ ، این فناوری از ثبات و اطمینان بیشتری برخوردار شد و انتظارات به حد معقولی سقوط کرد. اکنون جاوا به طور فزاینده ای برای ایجاد "میان افزار" استفاده می شود که ارتباط بین مشتری و منابع سرور (مانند پایگاه داده) را حفظ می کند.

گرچه این برنامه های مهم طاقت فرسا نیستند ، این جایی است که زبان جاوا به دلیل استقلال دستگاه ، قابلیت چند رشته ای و قابلیت های برنامه نویسی شبکه بسیار مفیدتر شده است. علاوه بر این ، جاوا در سیستم های جاسازی شده پیشتاز بوده و به استانداردی واقعی برای دستگاه های قابل حمل ، کیوسک های مجازی ، رایانه های اتومبیل و غیره تبدیل شده است. با این حال ، اولین تلاش ها برای بازنویسی برنامه های پرکاربرد در جاوا برای کامپیوترهای شخصی تاجگذاری موفقیت آمیز نبودند - برنامه های کم مصرف و کند ظاهر شدند. با ظهور نسخه جدید ، برخی از این مشکلات برطرف شده است و با این وجود باید پذیرفت که کاربران به طور کلی نسبت به زبانی که برنامه های خریداری شده خود نوشته اند بی تفاوت هستند. ما معتقدیم که مزایای اصلی زبان جاوا به جای بازنویسی مجدد برنامه های موجود ، ایجاد انواع جدیدی از دستگاه ها و برنامه ها خواهد بود.

جاوا به عنوان یک ابزار برنامه نویسی

مثل یک زبان برنامه نویسی جاوا از وعده های تبلیغاتی خود فراتر رفت. بدون شک این یکی از بهترین زبانهادر دسترس برنامه نویسان جدی جاوا توانایی یک زبان برنامه نویسی عالی را دارد اما احتمالاً اکنون خیلی دیر شده است. هنگامی که یک زبان برنامه نویسی جدید ظاهر می شود ، بلافاصله مشکل ناسازگار سازگاری با نرم افزار ایجاد شده قبلی بوجود می آید. علاوه بر این ، حتی اگر تغییرات در این برنامه ها بدون تداخل در متن آنها انجام شود ، برای سازندگان زبانی که با استقبال گسترده مردم از جمله جاوا روبرو شده است ، دشوار است که مستقیماً بگویند: "بله ، ممکن است هنگام توسعه نسخه X اشتباه کرده باشیم ، اما نسخه Y بهتر خواهد بود. " در نتیجه ، در حالی که منتظر پیشرفت های بعدی هستیم ، باید بیان کنیم که ساختار زبان جاوا در آینده نزدیک تغییر چشمگیری نخواهد کرد.

سوال واضح این است: " چگونه زبان جاوا را بهبود بخشید؟". معلوم می شود که این کار نه با بهبود زبان برنامه نویسی ، بلکه با تغییر بنیادی کتابخانه های برنامه های نوشته شده به زبان جاوا. Sun Microsystems همه چیز را تغییر داده است: شروع با نام توابع کتابخانه های مختلف (معنی دارتر کردن آنها) و روش کار ماژول های گرافیکی ( تغییر روش پردازش رویدادها و بازنویسی نسبی برنامه های کاری) و پایان دادن به ایجاد خصوصیات جدید زبان ، به عنوان مثال ، ابزار خروجی اطلاعات برای چاپ ، که در نسخه های جاوا 1.0 نتیجه یک پلت فرم نرم افزاری بسیار مفیدتر از هر چیزی است نسخه های قبلی زبان جاوا

مایکروسافت محصول اختصاصی خود را با نام J ++ منتشر کرده است که مربوط به زبان جاوا است. J ++ هنگام اجرای بایت کد توسط ماشین مجازی جاوا (ماشین مجازی جاوا) تفسیر می شود ، اما رابط های زبان ها با کدهای خارجی تفاوت قابل توجهی دارند. زبانهای J ++ و Java تقریباً نحو یکسانی دارند. با این حال ، مایکروسافت ساختارهای زبانی دیگری ایجاد کرده است. همه آنها به استثنای Windows API دارای ارزش مشکوکی هستند. علاوه بر این که این زبان ها نحو یکسانی دارند ، کتابخانه های اصلی آنها (رشته ها ، برنامه های کاربردی ، ابزار برنامه نویسی شبکه ، ابزارهای چند رشته ای ، کتابخانه های ریاضی و غیره) اساساً یکسان هستند.

با این حال ، کتابخانه های گرافیکی ، رابط کاربری و دسترسی شی از راه دور بین این زبانها کاملاً متفاوت است. مایکروسافت در حال حاضر دیگر از J ++ پشتیبانی نمی کند ، زیرا زبان جدیدی به نام C # توسعه داده است که شباهت های زیادی به جاوا دارد اما از ماشین مجازی دیگری استفاده می کند. این کتاب J ++ یا C # را توصیف نمی کند.

مزایای زبان جاوا

1) یکی از اصلی ترین مزایای زبان جاوا است استقلال از بستری که برنامه ها روی آن اجرا می شوند: همان کد را می توان تحت عامل اجرا کرد سیستم های ویندوز، سولاریس ، لینوکس ، Machintosh و غیره
وقتی برنامه ها از طریق اینترنت برای اجرای بعدی تحت سیستم عامل های مختلف بارگیری می شوند ، این واقعا ضروری است.

2) مزیت دیگر این است که نحو زبان جاوا مشابه نحو زبان C ++ است و برنامه نویسان که زبان C و C ++ را می دانند به راحتی فرا می گیرند... درست است ، برای برنامه نویسان که زبان Visual Basic را می دانند ، این نحو ممکن است غیرمعمول باشد.

اگر شما هرگز در ++ C برنامه نویسی نکرده اید ، ممکن است برخی از اصطلاحات استفاده شده در این بخش برای شما روشن نباشد. در این صورت می توانید از آن صرف نظر کنید. با رسیدن به پایان فصل 6 ، این اصطلاحات برای شما آشنا می شوند.

3) همچنین ، جاوا - زبان کاملاً شی گرا ، حتی بیشتر از C ++... همه موجودات در جاوا شی هستند ، به استثنای چند نوع ابتدایی مانند اعداد. (از آنجا که توسعه پروژه های پیچیده با برنامه نویسی شی گرا آسان است ، جایگزین برنامه نویسی ساختار یافته قدیمی می شود. اگر با برنامه نویسی شی گرا آشنایی ندارید ، فصل های 3-6 همه آنچه را که باید در مورد آن بدانید به شما ارائه می دهند.)

با این حال ، توسعه یک گویش دیگر ، کمی بهبود یافته ، از زبان C ++ کافی نیست. از اهمیت اساسی برخوردار است که تهیه برنامه های بدون خطا در جاوا آسانتر از C ++ است. چرا؟ توسعه دهندگان زبان جاوا مدتها در این فکر بودند که چرا برنامه های نوشته شده با C ++ اینقدر مستعد خطا هستند. آنها زبان جاوا را با ابزارهایی فراهم کردند تا امکان ایجاد برنامه هایی که رایج ترین خطاها را پنهان می کنند ، از بین ببرند. برای این کار زبان جاوا موارد زیر را انجام داده است.

4) امکان تخصیص صریح و آزادسازی حافظه منتفی است.
حافظه جاوا به طور خودکار توسط جمع آوری زباله بازیابی می شود. برنامه نویس در برابر خطاهای مربوط به سو mis استفاده از حافظه تضمین می کند.

5) آرایه های واقعی را معرفی کرد و حساب اشاره گر را ممنوع کرد.
اکنون برنامه نویسان ، به دلیل استفاده نادرست از اشاره گرها ، نمی توانند داده ها را از حافظه پاک کنند.

6) امکان اشتباه گرفتن اپراتور انتساب با اپراتور مقایسه برابری را از بین برد.
اکنون حتی نمی توانید دستور if (ntries \u003d 3) را کامپایل کنید. ... ... (ممکن است برنامه نویسان ویژوال بیسیک در اینجا به هیچ وجه مشکلی مشاهده نکنند ، زیرا این خطا منشا بسیاری از سو تفاهم ها در C و C ++ است).

7) ارث چندگانه مستثنی است. با مفهوم جدیدی جایگزین شده است - رابطی که از زبان Objective C گرفته شده است.
در حالی که از پیچیدگی مدیریت سلسله مراتب کلاس جلوگیری می کند ، رابط کاربری تقریباً هر آنچه را که می تواند از وراثت چندگانه بدست آورد ، به برنامه نویس می دهد.

ویژگی های زبان جاوا

جلگه
تفسیر شده
توزیع شده
قابل اعتماد
بی خطر
ماشین مستقل
شی گرا
عملکرد بالا
چند رشته ای
پویا
معماری کامپیوتر مستقل است

ما قبلاً در بخش آخر به برخی از این نکات پرداخته ایم. در این بخش ، ما: نقل قول هایی از کتابچه راهنمای زبان جاوا را ارائه می دهیم که ویژگی های زبان را نشان می دهد. اجازه دهید ما با توجه به تجربه خود با آخرین نسخه ، نظرات خود را در مورد برخی از خصوصیات زبان با خوانندگان در میان بگذاریم.

جلگه

ما می خواستیم سیستمی را ایجاد کنیم که برنامه ریزی آن آسان باشد ، به آموزش اضافی نیاز ندارد و استانداردهای برنامه ریزی شده و عملی را در نظر می گیرد. بنابراین ، اگرچه ما زبان C ++ را برای این اهداف نامناسب می دانستیم ، اما زبان جاوا برای دسترسی بیشتر به سیستم ، تا حد امکان شبیه به آن طراحی شده است. زبان جاوا فاقد بسیاری از ویژگی های C ++ است که به ندرت استفاده می شود ، مبهم و مبهم است ، که به نظر ما بیشتر از این که به ضرر باشد ، آسیب می رساند.

نحو جاوا اساساً نسخه پاک شده نحو C ++ است. این زبان فاقد پرونده هدر ، حساب اشاره گر (و خود اشاره گرها) ، ساختارها ، اتحادیه ها ، اضافه بار اپراتور ، کلاس های پایه مجازی و غیره است. (تفاوت بین جاوا و C ++ در یادداشت های C ++ که در سراسر کتاب پراکنده شده است شرح داده شده است.) با این حال ، توسعه دهندگان به دنبال اصلاح تمام کاستی های زبان ++ C نبودند.

به عنوان مثال ، دستور دستور switch در جاوا بدون تغییر مانده است. با دانستن زبان C ++ ، انتقال به نحو جاوا آسان خواهد بود.
اگر معمولاً از یک محیط برنامه نویسی بصری (مثلاً ویژوال بیسیک) استفاده می کنید ، زبان جاوا برای شما پیچیده به نظر می رسد.
نحو آن غالباً خیلی عجیب به نظر می رسد (اگرچه درک معنای عبارت کار دشواری نیست). از همه مهمتر ، زبان جاوا به برنامه نویسی بسیار بیشتری نیاز دارد. زیبایی ویژوال بیسیک این است که محیط برنامه نویسی بصری آن به شما امکان می دهد تقریباً به طور خودکار یک زیرساخت برنامه ایجاد کنید. دستیابی به همان نتیجه با جاوا نیاز به برنامه نویسی دستی دارد ، اما منجر به برنامه های بسیار کوتاهتری می شود.

با این وجود ، نوع سوم محیط برنامه نویسی وجود دارد که به شما امکان می دهد با استفاده از فناوری "کشیدن و رها کردن" برنامه ایجاد کنید.

جنبه دیگر سادگی ، اختصار است. یکی از اهداف زبان جاوا امکان توسعه برنامه هایی است که می توانند به طور کاملاً مستقل بر روی ماشین های کوچک اجرا شوند. اندازه اصلی مترجم و پشتیبانی کلاس حدود 40 کیلوبایت است. کتابخانه ها و ابزارهای موضوعی استاندارد (به خصوص میکروکرنل خود مختار) 17: KB دیگر می گیرند.
این موفقیت بزرگی است. با این حال توجه داشته باشید که کتابخانه های پشتیبانی GUI بسیار بزرگتر هستند.

شی گرا

به زبان ساده ، برنامه نویسی شی گرا یک تکنیک برنامه نویسی است که روی داده ها (یعنی اشیا) و ابزار دستیابی به آنها متمرکز است. به قیاس با نجاری ، صنعتگر شی گرا عمدتا بر روی صندلی ساخته شده متمرکز شده است و فقط در مرحله دوم او به ابزار مورد نیاز برای انجام آن علاقه مند است. در همان زمان ، نجار غیر شی گرا فقط به ابزار خود فکر می کند. خصوصیات شی گرا Java و C ++ اساساً یکسان هستند.

شی گرایی در 30 سال گذشته ارزش خود را ثابت کرده است و بدون آن تصور یک زبان برنامه نویسی مدرن غیرممکن است. در واقع ، ویژگی های شی گرا زبان جاوا با زبان C ++ قابل مقایسه است. تفاوت اصلی بین آنها در مکانیسم وراثت چندگانه است ، که زبان جاوا بهترین راه حل را برای آن پیدا کرده است ، و همچنین در مدل متا کلاس زبان جاوا.

انعکاس (فصل 5) و سریال سازی اشیا ((فصل 12) به شما امکان می دهد اشیاent و ابزارهای پایدار را برای ساخت رابط های گرافیکی کاربر از اجزای خارج از قفسه پیاده سازی کنید.

اگر هرگز به زبان های شی گرا برنامه نویسی نکرده اید ، فصل 4-6 را با دقت بخوانید. این فصل ها اصول برنامه نویسی شی گرا را پوشش می دهد و مزایای توسعه پروژه های پیچیده را نسبت به زبانهای سنتی و رویه گرا مانند C یا Basic به شما نشان می دهد.

توزیع شده

جاوا دارای یک کتابخانه بزرگ از برنامه های انتقال داده بر اساس TCP / IP (پروتکل کنترل انتقال / پروتکل اینترنت) ، HTTP (پروتکل انتقال متن فوق العاده) یا FTP (پروتکل انتقال فایل) است. پروتکل انتقال فایل). برنامه های نوشته شده به زبان جاوا می توانند اشیا را باز کرده و از طریق شبکه با استفاده ازURL ها (موقعیت منبع یکنواخت) به آسانی آسان هستند شبکه محلی.

زبان جاوا یک تجربه وب قدرتمند و راحت را فراهم می کند. هر کسی که سعی کرده است برای کار در اینترنت به زبان های دیگر برنامه بنویسد ، از اینکه چگونه سخت ترین کارها ، به عنوان مثال ، باز کردن اتصالات شبکه (اتصال سوکت ها) ، به راحتی در جاوا حل می شود ، متعجب خواهد شد. مکانیزم ظریف به اصطلاح servlet باعث می شود سرور بسیار کارآمد باشد.

Servlets توسط بسیاری از وب سرورهای محبوب پشتیبانی می شود. (شبکه در جلد دوم پوشش داده خواهد شد.) ارتباط بین اشیا distributed توزیع شده در جاوا توسط یک مکانیزم فراخوانی روش از راه دور (موضوعی که در جلد دوم نیز پوشش داده شده است) فراهم می شود.

قابل اعتماد

زبان جاوا برای ایجاد برنامه هایی طراحی شده است که باید در همه شرایط به طور قابل اعتماد کار کنند. زبان جاوا روی تشخیص زودهنگام متمرکز است اشتباهات احتمالی، بررسی پویا (در حین اجرای برنامه) ، و استثنای موقعیت های مستعد خطا ... تنها تفاوت قابل توجه بین زبان جاوا و زبان ++ C ، مدل جاوا با اشاره گرها است که احتمال رونویسی حافظه و خراب شدن داده ها را از بین می برد.

این خاصیت نیز بسیار مفید است. کامپایلر جاوا خطاهایی را تشخیص می دهد که زبانهای دیگر فقط در زمان اجرا پیدا می کنند. علاوه بر این ، برنامه نویسان که ساعت های زیادی را صرف جستجوی خطایی کرده اند که باعث خراب شدن حافظه به دلیل نامعتبر بودن نشانگر می شود ، بسیار خوشحال خواهند شد که اصولاً چنین مشکلاتی در زبان جاوا ایجاد نمی شود.

اگر قبلاً به زبانی ویژوال بیسیک یا COBOL برنامه نویسی کرده اید که صریحاً از اشاره گر استفاده نمی کند ، ممکن است دلیل اهمیت این مسئله را درک نکنید. برنامه نویسان C اقبال کمتری دارند. آنها برای دسترسی به رشته ها ، آرایه ها ، اشیا، و حتی پرونده ها به نشانگرها نیاز دارند. هنگام برنامه نویسی به زبان ویژوال بیسیک ، هیچ یک از این موارد مورد نیاز نیست و برنامه نویس نگران تخصیص حافظه برای این موجودات نیست. از طرف دیگر ، پیاده سازی بسیاری از ساختارهای داده به زبان غیر اشاره گر بسیار دشوار است. برای ساختارهای رایج مانند رشته ها و آرایه ها ، اشاره گرها مورد نیاز نیست. قدرت اشاره گرها فقط در مواردی به کار می آیند که بدون آنها نمی توانید کار کنید ، مانند ایجاد لیست های پیوندی. برنامه نویس جاوا برای همیشه از اشاره گرهای بد ، تخصیص نادرست و نشت حافظه آزاد است.

بی خطر

زبان جاوا برای استفاده در یک محیط شبکه ای یا توزیعی در نظر گرفته شده است. به همین دلیل ، توجه زیادی به ایمنی شده است. زبان جاوا به شما امکان می دهد سیستم هایی ایجاد کنید که از ویروس و دستکاری محافظت شوند.

در چاپ اول ، ما نوشتیم: "هرگز هرگز نگو" و حق با ما بود. گروهی از کارشناسان امنیتی دانشگاه پرینستون اندکی پس از انتشار اولین نسخه JDK ، اولین اشکالات امنیتی را در Java 1.0 کشف کردند. علاوه بر این ، هم آنها و هم متخصصان دیگر ، اشکالات بیشتری را در مکانیسم های امنیتی نسخه های بعدی زبان جاوا پیدا کردند.

از جنبه مثبت این وضعیت ، تیم توسعه زبان جاوا تحمل صفر خود را در برابر هر گونه اشکال امنیتی اعلام کرد و بلافاصله رفع مشکلات موجود در مکانیسم امنیتی applet را آغاز کرد. به ویژه ، Sun با انتشار مشخصات داخلی مفسر جاوا ، یافتن اشکالات امنیتی پنهان را بسیار آسان تر کرده و برای یافتن آنها کارشناسان مستقلی را به کار گرفته است.

این احتمال را افزایش می دهد که به زودی تمام خطاهای امنیتی کشف شود. در هر صورت ، فریب سیستم امنیتی زبان جاوا بسیار دشوار است. اشکالات یافت شده تاکنون ظریف و (نسبتاً) کوچک بوده است.

صفحه وب امنیتی Sun دارای نشانی اینترنتی زیر است: http://java.sun.com/sfaq/.

در اینجا برخی از شرایطی که سیستم امنیتی جاوا از آنها جلوگیری می کند آورده شده است.

1) سرریز پشته از یک برنامه اجرایی ، که ناشی از گسترش یک "کرم" بدنام در اینترنت است.

2) آسیب به قسمت های حافظه خارج از فضای اختصاص یافته به فرآیند.

3) بخوانید و بنویسید پرونده های محلی با استفاده از یک بارگذار کلاس امن ، مانند یک مرورگر وب ، که دسترسی به چنین پرونده ای را مجاز نمی داند.

همه این اقدامات امنیتی مناسب بوده و معمولاً بدون نقص عمل می کنند ، اما اختیار هرگز صدمه ای نمی زند. اگرچه اشکالاتی که تاکنون پیدا شده بسیار بی اهمیت بوده و جزئیات جستجوی آنها اغلب مخفی نگه داشته می شود ، باید پذیرفت که اثبات ایمنی زبان جاوا احتمالاً غیرممکن است.

با گذشت زمان ، حمایت های جدیدی به این زبان اضافه شد. با شروع نسخه 1.1 ، مفهوم کلاسهای امضا شده دیجیتالی به زبان جاوا ظاهر شد. وقتی از کلاس امضا شده به صورت دیجیتالی استفاده می کنید ، می توانید از نویسنده مطمئن باشید. اگر به آن اعتماد دارید ، می توانید تمام امتیازات موجود در دستگاه خود را به این کلاس اعطا کنید.

سازوکار تحویل کد جایگزین ارائه شده توسط مایکروسافت به فناوری ActiveX متکی است و فقط از امضاهای دیجیتالی برای امنیت استفاده می کند. بدیهی است که این کافی نیست - هر کاربر از نرم افزار مایکروسافت می تواند تأیید کند که برنامه های سازندگان معروف اغلب به طور غیر طبیعی خاتمه می یابند ، در نتیجه خطر خرابی داده ها ایجاد می شود. امنیت جاوا بسیار مطمئن تر از فناوری ActiveX است زیرا از همان لحظه شروع کار برنامه را کنترل می کند و از آسیب رساندن آن جلوگیری می کند.

معماری مستقل

کامپایلر یک فایل شی تولید می کند ، قالب آن به معماری رایانه بستگی ندارد - برنامه کامپایل شده را می توان روی هر پردازنده تحت کنترل سیستم اجرای برنامه جاوا اجرا کرد. برای این کار ، کامپایلر جاوا دستورات bytecode تولید می کند که به معماری خاص رایانه بستگی ندارد. بایت کد به گونه ای طراحی شده است که می توان آن را به راحتی در هر دستگاهی تفسیر کرد یا در حالت پرواز به کد وابسته به ماشین ترجمه کرد.

این ایده جدیدی نیست. بیش از 20 سال پیش ، هم سیستم پیاده سازی پاسکال نیکلاس ویرث و هم پاسکال UCSD از همان فناوری استفاده کردند. استفاده از بایت کد سود زیادی در اجرای برنامه دارد (اگرچه تلفیق همزمان در بسیاری از موارد جبران می کند). توسعه دهندگان جاوا در توسعه مجموعه ای از دستورات bytecode که در اکثر موارد عالی عمل می کنند ، کار بسیار خوبی انجام داده اند رایانه های مدرنبه راحتی دستورات ماشین واقعی را ترجمه کنید.

ماشین مستقل

برخلاف C و C ++ ، مشخصات جاوا جنبه خاصی برای پیاده سازی ندارد. اندازه انواع داده های اساسی و نیز عملیات حساب بر روی آنها به خوبی مشخص شده است.

به عنوان مثال ، int در جاوا همیشه به معنی یک عدد صحیح 32 بیتی است. در C و C ++ ، نوع int می تواند به معنای یک عدد صحیح 16 بیتی یا 32 بیتی و همچنین یک عدد صحیح به اندازه دلخواه باشد ، که توسط توسعه دهنده یک کامپایلر خاص انتخاب شده است. تنها محدودیت این است که اندازه نوع int نمی تواند از اندازه int کوتاه و اندازه int طولانی باشد. اندازه ثابت انواع عددی از بسیاری از مشکلات مربوط به اجرای برنامه ها در رایانه های مختلف جلوگیری می کند. داده های دودویی در یک قالب ثابت ذخیره و انتقال می یابند ، که همچنین از سوerstand تفاهم در ارتباط با ترتیب مختلف بایت در سیستم عامل های مختلف (تضاد "endian بزرگ / اندین کوچک") جلوگیری می کند. رشته ها با فرمت استاندارد Unicode ذخیره می شوند.

کتابخانه هایی که بخشی از سیستم هستند ، یک رابط مستقل از ماشین را تعریف می کنند. به عنوان مثال ، این زبان کلاس انتزاعی Window و پیاده سازی های آن را برای سیستم عامل های Unix ، Windows و Macintosh فراهم می کند.

هرکسی که سعی کرده است برنامه ای بنویسد که به همان اندازه در ویندوز ، مکینتاش و ده طعم Unix کار کند ، می داند که این کار بسیار دشواری است. نسخه جاوا با ارائه یک جعبه ابزار ساده که عناصر مشترک رابط کاربری را با طیف گسترده ای از سیستم عامل های نرم افزاری سازگار می کند ، برای حل این مشکل یک قهرمانانه تلاش کرد. متأسفانه ، کتابخانه که زحمت زیادی کشید ، به ما اجازه نداد در سیستم عامل های مختلف به نتایج قابل قبولی برسیم. (در همان زمان ، خطاهای مختلفی در برنامه های گرافیکی در سیستم عامل های مختلف ظاهر شد.)

با این حال ، این تنها آغاز کار بود. در بسیاری از برنامه ها ، استقلال ماشین بسیار مهمتر از پیچیدگی رابط کاربری گرافیکی است. این برنامه ها هستند که از Java 1.0 بهره مند شده اند. با این حال ، Graphical User Interface Toolkit اکنون کاملاً دوباره طراحی شده است و دیگر به رابط کاربری در رایانه میزبان بستگی ندارد. نسخه جدید از نظر کاربر معنی دار تر و از نظر ما جذاب تر از کاربران قبلی است.

تفسیر شده

مفسر جاوا را می توان به هر دستگاهی فرستاد و بایت کد را مستقیماً روی آن اجرا کرد. از آنجا که ویرایش پیوند فرآیند آسان تری است ، توسعه نرم افزار می تواند بسیار سریعتر و کارآمدتر شود.

این ممکن است در هنگام توسعه برنامه ها یک مزیت باشد ، اما این نقل قول اغراق آمیز است. در هر صورت ، کامپایلر جاوا در کیت توسعه نرم افزار جاوا (JSDK) نسبتاً کند است. (بعضی از کامپایلرهای نوع سوم ، مانند آنهایی که از IBM تهیه شده اند ، بسیار سریعتر هستند.) سرعت دوباره کامپایل کردن تنها یکی از فاکتورهای کارآیی محیط برنامه نویسی است. هنگام مقایسه سرعت جاوا با محیط های برنامه نویسی ویژوال بیسیک ، ممکن است ناامید شوید.

عملکرد بالا

در حالی که بایت کد های تفسیری به طور کلی بیش از عملکرد کافی هستند ، شرایطی وجود دارد که حتی به عملکرد بالاتری نیز نیاز است. رمزهای بایت را می توان در حین پرواز (در زمان اجرا) به کدهای ماشین برای پردازنده خاصی که برنامه روی آن اجرا می شود ترجمه کرد.

اگر از مفسر برای اجرای کدهای بایت استفاده می شود ، از عبارت " عملکرد بالا"با این حال ، در بسیاری از سیستم عامل ها ، نوع دیگری از تلفیق امکان پذیر است که توسط کامپایلرهای به موقع - JIT ارائه می شود. آنها کد بایت را به کد وابسته به ماشین ترجمه می کنند ، نتیجه را در حافظه ذخیره می کنند و سپس آن را در صورت لزوم فراخوانی می کنند. فقط یک بار اجرا می شود ، این روش سرعت کار را چندین برابر افزایش می دهد.

علیرغم این واقعیت که کامپایلرهای سنکرون هنوز کندتر از کامپایلرهای وابسته به ماشین هستند ، در هر صورت سرعت آنها بسیار سریعتر از مفسرها است و برای برخی از برنامه ها سرعت 10 یا حتی 20 برابر فراهم می کند. این فناوری دائماً در حال بهبود است و در پایان می تواند به سرعتی برسد که کامپایلرهای سنتی هرگز از آن پیشی نخواهند گرفت. به عنوان مثال ، یک کامپایلر همزمان می تواند مشخص کند کدام قطعه کد بیشتر اجرا می شود و آن را برای سرعت اجرا بهینه می کند.

چند جریان

تعامل بهتر و اجرای برنامه را فراهم می کند.

اگر تاکنون سعی کرده اید محاسبات چند رشته ای را به زبان برنامه نویسی دیگری انجام دهید ، از راحتی انجام آن در جاوا کاملاً متعجب خواهید شد. اگر سیستم عامل اجازه دهد ، رشته های جاوا می توانند از سیستم های چند پردازشی استفاده کنند. متأسفانه ، پیاده سازی جریان ها در اکثر سیستم عامل ها بسیار متفاوت از یکدیگر است و توسعه دهندگان زبان جاوا تلاشی برای دستیابی به یکنواختی نمی کنند. فقط کد تماس با نخ ها برای همه ماشین ها یکسان است. زبان جاوا اجرای چند رشته ای را به سیستم عامل اصلی یا کتابخانه رشته تغییر می دهد. (موضوعات در جلد دوم آورده شده است.) با وجود این ، سهولت چند رشته ای است که جاوا را برای توسعه نرم افزار سرور بسیار جذاب می کند.

پویا

از بسیاری جهات ، جاوا پویاتر از C یا C ++ است. این طراحی شده بود تا به راحتی با یک محیط همیشه در حال تغییر سازگار شود. روش ها و اشیا New جدید را می توان آزادانه به کتابخانه ها اضافه کرد و هیچ آسیبی نرساند. زبان جاوا دستیابی به اطلاعات در مورد پیشرفت یک برنامه را آسان می کند.

این مورد بسیار مهم است وقتی که شما نیاز به افزودن کد به برنامه ای دارید که از قبل اجرا شده است. نمونه بارز این کد ، کدی است که برای اجرا توسط مرورگر از اینترنت بارگیری می شود. در Java 1.0 به دست آوردن اطلاعات در مورد پیشرفت برنامه در حال اجرا آسان نبود ، اما نسخه فعلی زبان جاوا هم ساختار و هم رفتار اشیا of برنامه اجرا شده را در معرض برنامه نویس قرار می دهد.
این برای سیستمهایی که در حین اجرای برنامه نیاز به تجزیه و تحلیل اشیا دارند ، بسیار ارزشمند است. چنین سیستم هایی شامل سازندگان رابط کاربر گرافیکی ، اشکال زدای هوشمند ، افزونه ها و پایگاه داده های اشیا است.

جاوا و اینترنت

ایده ساده است - کاربران کدهای جاوا را از اینترنت بارگیری می کنند و آنها را بر روی دستگاه های خود اجرا می کنند. برنامه های جاوا را که در مرورگرهای وب اجرا می شوند ، applet می نامند. برای استفاده از اپلت ، به یک مرورگر وب با قابلیت جاوا نیاز دارید که بتواند کد های بایت را تفسیر کند. منبع زبان جاوا به Sun مجوز دارد ، که اصرار دارد که هم زبان و هم ساختار کتابخانه های اصلی آن بدون تغییر باقی بمانند. متأسفانه ، در واقعیت اینگونه نیست. نسخه های مختلف مرورگرهای Netscape و اینترنت اکسپلورر پشتیبانی نسخه های مختلف زبان جاوا ، و برخی از این نسخه ها به طور قابل توجهی منسوخ شده اند. این وضعیت ناخوشایند موانع بیشتر و بیشتری را در تولید سیب هایی ایجاد می کند که از آنها استفاده می کنند آخرین نسخه زبان جاوا برای رفع این مشکل ، سان افزونه جاوا را ایجاد کرده است که مدرن ترین محیط را برای اجرای برنامه های جاوا بر اساس مرورگرهای Netscape و Internet Explorer فراهم می کند.

بارگذاری یک اپلت مانند جاسازی تصویر در یک صفحه وب است. اپلت به بخشی از صفحه تبدیل می شود و متن در فضای اشغال شده قرار می گیرد. با این حال ، تفاوت در این است که تصویر اکنون زنده است. این به دستورات کاربر واکنش نشان می دهد ، آن را تغییر می دهد ظاهر و انتقال داده را بین رایانه ای که اپلت بر روی آن مشاهده می شود و رایانه ای که اپلت را اجرا می کند فراهم می کند.

بارگذاری یک اپلت مانند قرار دادن یک عکس در یک صفحه وب است. اپلت بخشی از صفحه می شود و متن در اطراف فضای اشغال شده جریان می یابد. نکته این است که تصویر "زنده" است. به ورودی کاربر پاسخ می دهد ، شکل ظاهری آن تغییر می کند و داده ها را بین رایانه ای که اپلت را اجرا می کند و رایانه ای که اپلت را اجرا می کند ، انتقال می دهد.

در شکل 1.1 مثال خوبی از یک صفحه وب پویا را نشان می دهد که محاسبات پیچیده ای را انجام می دهد و از یک اپلت برای نمایش مولکول ها استفاده می کند. برای درک بهتر ساختار مولکول ، می توانید آن را بچرخانید یا با استفاده از ماوس بزرگنمایی کنید. چنین دستکاری هایی را نمی توان در صفحات وب ثابت اجرا کرد ، اما اپلت ها این امکان را می دهند. (این اپلت را می توان در http یافت: //jmol.sourceforge.net.)

شکل: 1.1 اپلت Jmol

از اپل می توان برای افزودن دکمه ها و زمینه های نوشتاری جدید به یک صفحه وب استفاده کرد. با این وجود ، بارگیری این برنامه ها از طریق خط تلفن به کندی انجام می شود.

با استفاده از فرم های Dynamic HTML ، Hypertext Markup Language (HTML) یا یک زبان برنامه نویسی مانند JavaScript می توان موارد مشابهی را انجام داد. البته اولین اپلت ها برای انیمیشن در نظر گرفته شده بودند: چرخیدن کره زمین ، رقص شخصیت های کارتونی ، متن های خیالی و غیره با این حال ، بسیاری از موارد فوق می توانند GIF های متحرک را نیز انجام دهند ، و HTML پویا ، همراه با برنامه نویسی ، بسیار بیشتر از اپلت ها است.

در نتیجه عدم سازگاری مرورگر و بارگیری ناسازگار بر روی اتصالات کند شبکه ، برنامه های کاربردی برای صفحات وب پیشرفت چشمگیری نبوده است. در شبکه های محلی (اینترانت) اوضاع کاملاً متفاوت است. آنها معمولاً از نظر پهنای باند مشکلی ندارند ، بنابراین زمان بارگیری اپلت ها مهم نیست. در شبکه محلی می توانید مرورگر مورد نظر خود را انتخاب کنید یا از برنامه Java Plug-In استفاده کنید. کارمندان نمی توانند برنامه تحویل داده شده از طریق شبکه را به مکان اشتباه منتقل کنند یا آن را به اشتباه نصب کنند و مدیر سیستم نیازی به دور زدن همه ماشین های کلاینت و به روزرسانی برنامه ها روی آنها نیست. تعداد زیادی از برنامه های طراحی شده برای حسابداری موجودی ، برنامه ریزی تعطیلات ، بازپرداخت سفر و مواردی از این دست توسط بسیاری از شرکت ها به عنوان برنامه های مبتنی بر مرورگر طراحی شده اند.

وقتی کتاب را نوشتیم ، آونگ دوباره از برنامه های مشتری به سمت برنامه نویسی سمت سرور چرخید. به طور خاص ، سرورهای برنامه می توانند از قابلیت نظارت ماشین مجازی جاوا برای بارگیری خودکار تعادل ، اتصالات پایگاه داده استخر ، همگام سازی اشیا ، خاموش کردن و بارگیری مجدد ایمن و سایر فرایندهای مورد نیاز برای برنامه های مقیاس پذیر سرور استفاده کنند. که اجرای صحیح آنها تقریباً غیرممکن است. بنابراین ، برنامه نویسان ایجاد کننده برنامه قادر به خرید این مکانیزم های پیچیده بودند ، به جای اینکه خود آنها را توسعه دهند. این باعث افزایش بهره وری از برنامه نویسان می شود - آنها بر منطق برنامه های خود تمرکز می کنند ، بدون اینکه از جزئیات سرور منحرف شوند.

مبانی برنامه نویسی جاوا

اطلاعات عمومی در مورد برنامه نویسی

برنامه نویسی فرآیند ایجاد کد در زبان برنامه نویسی است که با استفاده از یک برنامه خاص - مترجم - به انواع مختلف فایل ترجمه می شود. مترجم ها دو نوع دارند: گردآورنده و مترجم. کامپایلر برنامه ای است که متن نوشته شده به زبان برنامه نویسی را به پرونده تبدیل می کند. مفسر برنامه ای است که قادر است متن یک برنامه را به کد ماشین ترجمه کند و همزمان آن را اجرا کند.

برنامه نویسی جاوا (این یک زبان کامپایلر است) این مزیت را دارد که کدهای نوشته شده در یک زبان برنامه نویسی معین با استفاده از یک برنامه مترجم مناسب به اصطلاح bytecode ترجمه می شود ، و این ، به نوبه خود ، با استفاده از ماشین مجازی جاوا به کد ماشین ترجمه می شود ( جاوا ماشین مجازی یا فقط JVM). بنابراین ، نوشته شده در برنامه جاوا تا زمانی که یک ماشین مجازی جاوا روی آن نصب شده باشد ، روی هر رایانه با هر سیستم اجرا کنید. بنابراین ، یکی از اصلی ترین مزایای زبان جاوا فراهم شده است - قابلیت حمل برنامه های ایجاد شده روی آن برای انواع مختلف رایانه.

دو نوع برنامه نویسی وجود دارد: سیستمی و کاربردی.
برنامه نویسی سیستم به ما امکان می دهد تا در سیستم ، به عنوان مثال در ویندوز ، برنامه ریزی کنیم تا مشکلات جهانی را برطرف کنیم.
برنامه نویسی کاربردی با هدف ایجاد برنامه های کاربردی ، به عنوان مثال برنامه هایی که برخی از عملکردهای خاص را انجام می دهند ، به عنوان مثال Microsoft Word، WordPad ، ماشین حساب و غیره در این کتاب ، ما به برنامه نویسی برنامه خواهیم پرداخت.