Языков программирования (ЯП) очень много. Каждый из них обладает своими собственными областями применения, функциональными возможностями, а также преимуществами и недостатками. В 2024 году рейтинг языков разработки показывает, что в мире есть несколько непревзойденных лидеров – инструментов программирования, используемых чаще всего. Среди них есть язык Java.

Далее предстоит познакомиться с ним поближе. Нужно выяснить, что это за язык такой, как он развивался, для чего используется. Дополнительно вниманию будут представлены преимущества и недостатки Java.

Опубликованные ниже данные пригодятся широкому читательскому кругу. Они помогут сформировать более точное представление о Java. А еще – понять, стоит ли пытаться изучать соответствующий инструмент разработки программного обеспечения.

Определение

Java (Джава или Ява) – это объектно-ориентированный язык программирования общего назначения. Он обладает строгой типизацией и средним порогом вхождения. Инструмент разработки появился благодаря трудам компании Sun Microsystems, которая позже была выкуплена Oracle.

Сейчас разработка Ява осуществляется сообществом, которое организовано через Java Community Process. Распространяется язык и его основные компоненты по лицензии GPL. Права на торговую марку до сих пор принадлежат компании Oracle.

Java позволяет преобразовывать приложения в специальный байт-код. Это делает проекты универсальными – они могут успешно работать на любой компьютерной архитектуре с поддержкой виртуальной Java-машины. Сейчас этот язык программирования входит в ТОП-5 лучших инструментов разработки программного обеспечения.

Для Java характерны некоторые свойства, достойные внимания разработчиков:

1. Мультифункциональность. У этого языка нет зависимости от той или иной платформы. Он запускается с одинаковым успехом на Windows, Android, iOS или Linux. Это делает рассматриваемый инструмент кроссплатформенным.
2. Строгая типизация, которая не дает смешивать разные типы данных в одном выражении. Изучаемый язык не поддерживает функции, позволяющие автоматически выполнять неявные преобразования.
3. Наличие объектной ориентированности. Как уже было сказано, Java – объектно-ориентированный язык. Он поддерживает возможность работы с классами и объектами. Разработчик формирует эти компоненты самостоятельно. И вручную указывает, какие операции можно выполнять над соответствующими составляющими.

Ява – инструмент, который может пригодиться буквально каждому разработчику. Но есть области, в которых этот язык будет полезен больше всего.

Сферы применения

Джава используется для создания кроссплатформенных и функциональных приложений. Этот язык пригодится, если планируется написать:

• корпоративный проект;
• кроссплатформенную игру;
• банковское приложение;
• онлайн-сервис или сервер;
• встроенную систему;
• промышленную программу;
• десктопное программное обеспечение.

Java используется при работе с Big Data. Но главной областью его применения выступает мобильная разработка. Программирование для Android подразумевает, что разработчик хорошо разбирается в Ява. То же самое касается веб-разработки.

Интересные исторические факты

Java был создан в 1995 году. Изначально этот инструмент разрабатывался Джеймсом Гослингом специально для программирования бытовых электронных устройств. Изначально он назывался Oak. «Ребрендинг» произошел из-за того, что язык с таким названием уже существовал.

Ява получил название в честь кофейной марки, которая была названа в честь одноименного острова. Именно поэтому на официальной эмблеме Java нарисована чашечка кофе.

Есть другая версия происхождения названия – она связана с аллюзией на кофемашину как пример бытового устройства, для программирования которого изначально создавался изучаемый инструмент.

У Java есть свой собственный талисман – Duke. Это непонятное белое существо с красным носом. Талисман был создан для презентации нового контроллера Star7, прародителя Интернета вещей. Он умел управлять домашней и офисной техникой. Выше можно увидеть, как выглядит Duke.

Преимущества и недостатки

Прежде чем учить с нуля тот или иной язык программирования, необходимо не только знать его особенности, но и учитывать преимущества/недостатки инструмента. Только так программист сможет понять, когда ему действительно пора учить Ява.

К преимуществам языка Java можно отнести:

1. Наличие понятного синтаксиса. Это значительно упрощает время, затрачиваемое на освоение инструмента. В сложных и непонятных конструкциях разбираться пользователю не придется.
2. Независимость от платформы. Кроссплатформенность позволяет запускать программные коды на любых устройствах, где поддерживается виртуальная Java-машина. О ней подробнее будет сказано чуть позже.
3. Высокий уровень надежности, достигаемый за счет строгой типизации.
4. Поддержку объектно-ориентированной концепции программирования.
5. Возможность организации параллельной разработки. Для небольших проектов это не так важно, особенно если разработчик трудится над ними самостоятельно. Но при наличии целой команды параллельная разработка станет огромным плюсом.
6. Фактическую универсальность в областях применения. На Java можно написать почти все, что угодно.
7. Наличие богатой документации по языку. С помощью нее получится с нуля очень быстро разобраться с азами разработки программного обеспечения.
8. Множество фреймворков и библиотек для более быстрого программирования.

Критичных недостатков у программирования Java нет. К недостаткам этого языка относят высокие требования к памяти устройства и относительно медленную работу проектов по сравнению с аналогами на C/C++.

Рассматриваемый инструмент не поддерживает низкоуровневую разработку. Для Java с 2019 года выходят платные обновления для бизнеса и коммерческого использования. Все это может стать неприятной неожиданностью для программиста.

Неоднозначно ситуация обстоит с автоматической сборкой мусора. Этот механизм есть у Джавы, но программисты отзываются о нем как положительно, так и отрицательно. С одной стороны, это отличная возможность автоматически почистить исходный код. С другой – разработчик не может управлять соответствующим процессом.

Виртуальная машина Java

Java Virtual Machine (JVM) – это специальная программа, которая разработана для выполнения и запуска других приложений на основе Ява. Этот инструмент имеет несколько ключевых функций:

1. Запуск программ, которые были написаны на Джаве, на любых устройствах и операционных системах. С помощью JVM удается реализовывать принцип изучаемого языка: «один раз написал – запускай везде».
2. Управление и оптимизация памяти, выделяемой для работы приложений.

Когда Ява только вышел, все программное обеспечение писалось для определенных операционных систем. Управление памятью разработчик осуществлял самостоятельно. Появление JVM стало настоящей революцией в мире разработки программного обеспечения. Именно эту технологию называют «Java на компьютере».

JVM – это программа, которая выполняет Java-код и предоставляет среду его реализации. Также соответствующая виртуальная машина служит способом запуска Java-приложений. В ней настраиваются параметры, после чего программист рассчитывает на автоматическое управление памятью.

Когда программисты говорят о JVM, принято подразумевать процесс, который выполняется на устройстве или сервере. Речь идет об операции, контролирующей и управляющей использование ресурсов Java-программы.

Из чего состоит JVM

Для чего нужна виртуальная машина Java на компьютере, понятно. Это программное обеспечение состоит из нескольких компонентов:

1. Спецификация. Она не определяет до конца все нюансы реализации виртуальной машины Java. Это значит, что разработчику предоставляется максимальная свобода при работе с ней. Чтобы грамотно реализовать JVM, нужно уметь читать class-файлы и грамотно выполнять указанные в них операции. Виртуальная машина Java должна лишь правильно запускать Ява-программы. Изначально кажется, что это легко, но данная задача является масштабной. Особенно с учетом гибкости и мощности языка.
2. Реализация. Она приводит к формированию реального программного обеспечения. Существует огромное количество разнообразных реализаций спецификации JVM – от коммерческих до бесплатных (с открытыми исходными кодами).
3. Экземпляр. Так называется загруженная программа.

Теперь можно более детально изучить принцип работы с class-файлами. Они имеют огромное знание как для языка Java, так и для его виртуальной машины.

Работа с class-файлами в JVM

В языке Java буквально все представлено классами. Это приводит к тому, что Java-программы тоже состоят из классов. Их может быть как немного, так и порядка нескольких тысяч. Для запуска программы виртуальная машина должна загрузить скомпилированные class-файлы в контекст. В качестве примера можно привести сервер, на котором они будут доступны. JVM находится в зависимости от своего загрузчика класса для корректной реализации поставленной задачи.

Загрузчик классов – это часть виртуальной машины рассматриваемого языка. Он загружает классы в память и делает их доступными для реализации. Классовый загрузчик использует технику «ленивой загрузки» и кэширования. Это позволяет добиваться предельной эффективности.

У всех JVM есть загрузчики классов. Спецификация виртуальной машины описывает стандартные методы для запроса и управления эти компонентом во время работы. За непосредственное выполнение упомянутых возможностей отвечает та или иная реализация JVM. Механизмы, заложенные в основу загрузчика классов, представляют собой «черный ящик».

Как только загрузчик завершил работу, JVM начинает выполнять код для каждого класса. Реализация кода включает в себя управление доступом к системным ресурсам. Механизм выполнения JVM – это что-то промежуточное между работой проекта, его запросами на ресурсы (файловые, сетевые, памяти), а также операционной системой.

Что собой представляет Java, понятно. И зачем нужна соответствующая виртуальная машина – тоже. Освоить Java и его основные компоненты можно при помощи дистанционных компьютерных курсов. На них с нуля научат программировать на Java и запускать JVM. А еще – создавать не только простые, но и сложные проекты. Обучение длится от нескольких месяцев до года. Оно сопровождается богатой практикой и помощью в формировании портфолио. В конце обучения ученику выдается электронный сертификат для подтверждения приобретенных навыков и знаний.