من أين تبدأ في تعلم جافا

لغة جافا

Java ليست مجرد لغة برمجة، ولكنها منصة برمجية كاملة ذات إمكانيات واسعة. المكونات الرئيسية لهذه المنصة هي:

• الأدوات الأساسية لكتابة وتشغيل برامج جافا.
• المكتبات والفصول الدراسية هي جوهر اللغة. أنها توفر وظائف برمجة Java الأساسية: معالجة الاستثناءات، وتعدد مؤشرات الترابط، والمجموعات، والتسجيل، والانعكاس، والأمن، والشبكات، وXML، والتسلسل، والتعبيرات العادية.
• أدوات لنشر التطبيقات وتشغيلها تلقائيًا.
• أدوات لإنشاء الواجهة الأمامية (GUI، واجهة المستخدم). هذه هي فئات مكتبات JavaFX وSwing وJava2D.
• مكتبات للعمل مع قواعد البيانات عن بعد عبر الشبكة، مثل JDBC، وJNDI، وRMI، وJava RMI-IIOP.

إذا كنت تريد معرفة المزيد حول فئات Java وأدواتها، فاقرأ وثائق Oracle - كل ذلك موجود. تضمن الإصدار الأول من Java JDK 1.0 بضع مئات من الفئات "فقط". ولكن الآن ارتفع عددهم إلى عدة آلاف. طوال عمر اللغة، قام المؤلفون بعدد كبير من التغييرات التي تزيد من أمانها ووظائفها وقابلية نقلها. بفضل التحسين المستمر ودعم اللغة من قبل مطوريها، ظلت Java دائمًا تواكب تطور تقنيات تكنولوجيا المعلومات. والآن أمامنا لغة حديثة، ومن أهم خصائصها:

• حاجز منخفض للدخول.
  تعد لغة Java أسهل في التعلم من معظم اللغات ذات بناء الجملة المشابه لـ C.

• اتجاه الكائن.
  برامج Java مبنية على الكائنات وتفاعلاتها، مما يسمح لك بالاستفادة الكاملة من OOP.

• قابلية التنقل.
  من خلال استخدام مترجم، جهاز Java الظاهري، تكون البرامج محمولة على منصات وأجهزة مختلفة.

• استقلالية النظام الأساسي
  : يتم تجميع البرنامج المكتوب بلغة Java لمنصة واحدة في رمز ثانوي متوسط ​​يمكن تشغيله على منصات أخرى بفضل الترجمة الفورية بواسطة JVM لكل نظام أساسي.

• تعدد الخيوط المتقدم.
  تتيح لك ميزات Java التحكم في تنفيذ سلاسل رسائل متعددة، مما يسمح لك بإنشاء تطبيقات متعددة الخيوط.

• أمان.
  بفضل التحقق من الرمز الثانوي المدمج في JVM، وافتقار Java إلى الإدارة اليدوية للذاكرة، والكشف عن تجاوز سعة المكدس، ووجود واجهات برمجة التطبيقات المتنوعة التي تسمح لك بالتحكم في الأمان، يمكنك إنشاء تطبيقات آمنة حقًا بهذه اللغة.

• التسامح مع الخطأ.
  تعمل آلية الاستثناء، أثناء الترجمة وأثناء التنفيذ المباشر، على زيادة التسامح مع الأخطاء في البرامج وتقليل عدد الأخطاء.

• القابلية للتفسير.
  يمكن لمترجم Java تنفيذ رموز Java الثانوية على أي جهاز يحتوي على JVM وJRE.

• توزيع.
  تحتوي Java على أدوات لإنشاء التطبيقات الموزعة.

• أداء.
  يضمن استخدام برنامج التحويل البرمجي JIT (في الوقت المناسب) تشغيل التطبيق بسرعة عالية، يمكن مقارنتها في السرعة باللغتين C وC++.

يتم توضيح تسلسل الخطوات بوضوح من خلال هذا المخطط الانسيابي:

تثبيت جافا على جهاز الكمبيوتر الخاص بك

كما اكتشفنا بالفعل، عندما نتعلم Java من الصفر، فإن الخطوة الأولى هي تثبيت JDK . للقيام بذلك سوف تحتاج إلى القيام ببعض العمليات البسيطة:

1. انتقل إلى موقع أوراكل .
2. حدد ملف التثبيت وقم بتنزيله وفقًا لنظام التشغيل الخاص بك.
3. أكمل التثبيت باتباع تعليمات المثبت.
4. قم بتعيين متغير البيئة إذا كنت تستخدم Windows.

هنا، على سبيل المثال، وصف لتثبيت JDK ومتغيرات البيئة لنظام التشغيل Windows.

التعاريف الأساسية

إذا كنت قد بدأت للتو في تعلم Java، فمن المؤكد أنك ستواجه المصطلحات التالية: JVM (Java Virtual Machine) - جهاز Java الظاهري. إنها وحدة برمجية خاصة بالنظام الأساسي تعمل على تفسير الكود الثانوي المصدر إلى كود الجهاز وتنفيذه. JRE (بيئة تشغيل جافا) - بيئة تشغيل جافا. يتضمن تطبيقًا خاصًا بالنظام الأساسي لـ JVM ومجموعة من المكتبات اللازمة لتشغيل برامج Java. JDK (Java Development Kit) هي مجموعة من أدوات التطوير اللازمة لكتابة البرامج بلغة Java. يتضمن مترجمًا وJRE ومجموعة من مكتبات Java القياسية والوثائق والأدوات المساعدة المتنوعة. كود المصدر هو ملف نصي في Java بامتداد .java.Bytecode هو كود منخفض المستوى مستقل عن الجهاز وهو عبارة عن مجموعة من التعليمات لـ JVM. رمز الجهاز عبارة عن مجموعة من تعليمات الجهاز بتنسيق ثنائي يتم تنفيذها مباشرة بواسطة المعالج. التجميع هو تحويل الكود المصدري إلى كود بايت. التفسير - تحويل الرمز الثانوي إلى رمز الجهاز. النظام الأساسي هو بيئة الأجهزة والبرامج التي يتم فيها تنفيذ البرامج والتطبيقات. الأنظمة الأساسية الأكثر شيوعًا هي Microsoft Windows وLinux وSolaris OS وMac OS. سيساعدك هذا المخطط على فهم مفاهيم JVM وJRE وJDK بشكل أفضل:

دورة حياة البرنامج

تبدأ دورة حياة برنامج Java بكتابة الكود المصدري بتنسيق نصي. عادةً ما يتم استخدام بيئات تطوير خاصة لهذا - بيئة التطوير المتكاملة (IDE) ، ولكن يمكن أيضًا كتابة البرامج البسيطة في محرر نصوص، حتى برنامج Notepad، الذي يأتي مع أي إصدار من نظام التشغيل Windows. يجب حفظ كود المصدر في ملف بامتداد .java. برنامج المثال HelloWorld.java:

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("This is my first program");
    }
}

قبل تنفيذ هذا الكود المصدري، يجب تجميعه في كود بايت باستخدام مترجم. المترجم هو أداة مساعدة تشكل جزءًا من JDK. ونتيجة لعمله سوف نحصل على ملف بالملحق .class. يحتوي على رمز بايت - تعليمات لـ JVM، الذي يشبه تنسيقه لغة التجميع. سيتم تجميع برنامج HelloWorld.java الخاص بنا في ملف HelloWorld.class. لا يوفر نظام Java الأساسي أدوات لتحرير الكود الثانوي، ولكن لا يزال بإمكانك مشاهدته. لمعرفة الرمز الثانوي لبرنامج Java، يمكنك استخدام الأداة المساعدة javap disassembler، المضمنة في JDK. مرحبا بالعالم. سيحتوي الفصل على رمز بايت مثل هذا:

Compiled from "HelloWorld.java"
public class HelloWorld {
  public HelloWorld();
    Code:
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
0: getstatic #2//Fieldjava/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
3: ldc       #3// String This is my first program
5:invokevirtual#4//Methodjava/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
8: return
}

يتم الآن تخزين برنامجنا في شكل مجمع في ملف HelloWorld.class. لتشغيله على أي منصة، تحتاج إلى تثبيت JRE. يتم ضمان إمكانية نقل برامج Java إلى أي نظام أساسي من خلال استخدام JVM. تنفيذ البرنامج هو تنفيذ الكود الثانوي بواسطة جهاز Java الظاهري. يتم تنفيذ البرامج بواسطة أداة Java المساعدة، والتي تتطلب منك تحديد اسم الملف المترجم. يتم التنفيذ بالتسلسل التالي:

1. يعمل JVM في ذاكرة الوصول العشوائي للكمبيوتر. في الأساس، هذا برنامج يُستخدم لتنفيذ برامج Java التي كتبناها.
2. باستخدام أداة تحميل الفئة الأولية، يقوم JVM بتحميل وتهيئة فئتنا في ذاكرة الكمبيوتر. في مثالنا، هذا هو الفصل HelloWorld.
3. بعد ذلك، في صفنا، يبحث JVM عن ملف public static void main(String[]).
4. يتم تنفيذ رمز الطريقة main. إذا كان ذلك ضروريًا لتنفيذ البرنامج، فسيتم تحميل الفئات الأخرى وتهيئتها.
5. بعد تنفيذ التعليمات البرمجية، يتم تنفيذ عملية جمع البيانات المهملة - يتم مسح الذاكرة وإغلاق برنامج JVM.

عند تنفيذ كل هذه الإجراءات، يقوم JVM بتفسير (تحويل) الرمز الثانوي إلى تعليمات الآلة للمعالج، مع الأخذ في الاعتبار نظام التشغيل الذي يتم تنفيذه عليه. يمكن تمثيل دورة حياة برنامج Java بشكل تخطيطي على النحو التالي:

اختيار وتثبيت بيئة التطوير

للبرمجة بلغة Java بسرعة وكفاءة، تحتاج إلى بيئة تطوير — تطبيق لكتابة برامج Java. أشهر IDEs بين مطوري Java هي:

• فكرة إنتيليج
• كسوف
• نتبيانز

وفقًا لاستطلاع حول شعبية أدوات تطوير Java أعدته RebelLabs، أصبحت IntelliJ IDEA رائدة في عام 2017 ، واحتلت Eclipse المركز الثاني، واحتلت NetBeans المركز الثالث بفارق كبير عن الثنائي المتصدر. حصة IDEs الأخرى صغيرة ولا تتجاوز 3٪ من الحجم الإجمالي. يمكن العثور على مراجعة مقارنة جيدة لـ IDEs هنا . بالنسبة للمبتدئين، يكفي تثبيت IntelliJ IDEA Community Edition. أولاً، ستحصل على جميع مزايا بيئة تطوير متكاملة (IDE) حديثة، مثل: التلميحات، والتحقق من التعليمات البرمجية، والقدرة على تصحيح أخطاء التعليمات البرمجية، والتكامل المريح مع قواعد البيانات والخوادم ودعم العديد من أدوات وتقنيات التطوير. ثانيًا، ستتخذ الخطوة الأولى في إتقان أداة التطوير الاحترافي التي يستخدمها معظم المطورين. تتوفر تعليمات تثبيت IntelliJ IDEA في بداية المستوى الثالث من دورة JavaRush التدريبية عبر الإنترنت .

خاتمة

عندما نتعلم جافا بمفردنا، يصبح الأمر أسهل من الناحية العملية منه من الناحية النظرية. لهذا، المعرفة على مستوى مستخدم الكمبيوتر الشخصي كافية تماما. لبدء تعلم Java بشكل فعال، اتبع بعض الخطوات البسيطة:

1. قم بتثبيت جافا على جهاز الكمبيوتر الخاص بك
2. تعلم المفاهيم الأساسية
3. قم بإعداد بيئة التطوير الخاصة بك
4. كتابة وتشغيل البرنامج الأول الخاص بك.