Wo fange ich an, Java zu lernen?

Java-Sprache

Java ist nicht nur eine Programmiersprache, sondern eine komplette Softwareplattform mit umfangreichen Funktionen. Die Hauptkomponenten dieser Plattform sind:

• Grundlegende Tools zum Schreiben und Ausführen von Java-Programmen.
• Bibliotheken und Klassen sind der Kern der Sprache. Sie bieten Kernfunktionen der Java-Programmierung: Ausnahmebehandlung, Multithreading, Sammlungen, Protokollierung, Reflektion, Sicherheit, Netzwerk, XML, Serialisierung, reguläre Ausdrücke.
• Tools zum Bereitstellen und automatischen Starten von Anwendungen.
• Tools zum Erstellen eines Frontends (GUI, Benutzeroberfläche). Dies sind Klassen der JavaFX-, Swing- und Java2D-Bibliotheken.
• Bibliotheken für die Remote-Arbeit mit Datenbanken über das Netzwerk, z. B. JDBC, JNDI, RMI und Java RMI-IIOP.

Wenn Sie mehr über Java-Klassen und -Tools erfahren möchten, lesen Sie die Oracle-Dokumentation – dort finden Sie alles. Die erste Version von Java JDK 1.0 umfasste „nur“ einige hundert Klassen. Doch inzwischen ist ihre Zahl auf mehrere Tausend gestiegen. Im Laufe der Lebensdauer der Sprache haben die Autoren zahlreiche Änderungen vorgenommen, die ihre Sicherheit, Funktionalität und Portabilität erhöhen. Dank der ständigen Verbesserung und Unterstützung der Sprache durch seine Entwickler hat Java stets mit der Entwicklung der IT-Technologien Schritt gehalten. Jetzt haben wir eine moderne Sprache vor uns, deren Hauptmerkmale sind:

• Niedrige Eintrittsbarriere.
  Java ist einfacher zu erlernen als die meisten Sprachen mit C-ähnlicher Syntax.

• Objektorientierung.
  Java-Programme basieren auf Objekten und deren Interaktionen, sodass Sie die Vorteile von OOP voll ausschöpfen können.

• Portabilität.
  Durch den Einsatz eines Interpreters, der Java Virtual Machine, sind Programme auf verschiedene Plattformen und Geräte portierbar.

• Plattformunabhängigkeit
  Ein in Java für eine Plattform geschriebenes Programm wird in Zwischenbytecode kompiliert, der dank der Interpretation durch die JVM für jede Plattform auf anderen Plattformen ausgeführt werden kann.

• Erweitertes Multithreading.
  Mit Java-Funktionen können Sie die Ausführung mehrerer Threads steuern und so Multithread-Anwendungen erstellen.

• Sicherheit.
  Dank der integrierten Bytecode-Verifizierung der JVM, der fehlenden manuellen Speicherverwaltung in Java, der Stapelüberlauferkennung und dem Vorhandensein verschiedener APIs, mit denen Sie die Sicherheit steuern können, können Sie wirklich sichere Anwendungen in dieser Sprache erstellen.

• Fehlertoleranz.
  Der Ausnahmemechanismus erhöht sowohl beim Kompilieren als auch bei der direkten Ausführung die Fehlertoleranz von Programmen und reduziert die Fehleranzahl.

• Interpretierbarkeit.
  Der Java-Interpreter kann Java-Bytecodes auf jedem Computer ausführen, der über eine JVM und JRE verfügt.

• Verteilung.
  Java verfügt über Tools zum Erstellen verteilter Anwendungen.

• Leistung.
  Die Verwendung eines JIT- Compilers (Just-in-Time) gewährleistet einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb der Anwendung, der in seiner Geschwindigkeit mit den Sprachen C und C++ vergleichbar ist.

Die Abfolge der Schritte wird durch dieses Flussdiagramm deutlich veranschaulicht:

Installieren Sie Java auf Ihrem Computer

Wie wir bereits herausgefunden haben, besteht der erste Schritt, wenn wir Java von Grund auf lernen, darin, das JDK zu installieren . Dazu müssen Sie einige einfache Vorgänge ausführen:

1. Gehen Sie zur Oracle- Website .
2. Wählen Sie je nach Betriebssystem die Installationsdatei aus und laden Sie sie herunter.
3. Schließen Sie die Installation gemäß den Anweisungen des Installationsprogramms ab.
4. Legen Sie die Umgebungsvariable fest, wenn Sie Windows verwenden.

Hier finden Sie beispielsweise eine Beschreibung der JDK-Installations- und Umgebungsvariablen für das Windows-Betriebssystem.

Grundlegende Definitionen

Wenn Sie gerade erst angefangen haben, Java zu lernen, werden Sie sicherlich auf die folgenden Begriffe stoßen: JVM (Java Virtual Machine) – Java Virtual Machine. Dabei handelt es sich um ein plattformspezifisches Softwaremodul, das dazu dient, Quellbytecode in Maschinencode zu interpretieren und auszuführen. JRE (Java Runtime Environment) – Java-Laufzeitumgebung. Enthält eine plattformspezifische JVM-Implementierung und eine Reihe von Bibliotheken, die zum Ausführen von Java-Programmen erforderlich sind. JDK (Java Development Kit) ist eine Reihe von Entwicklertools, die zum Schreiben von Programmen in Java erforderlich sind. Enthält einen Compiler, JRE, eine Reihe von Standard-Java-Bibliotheken, Dokumentation und verschiedene Dienstprogramme. Quellcode ist eine Textdatei in Java mit der Erweiterung .java. Bytecode ist maschinenunabhängiger Low-Level-Code, der eine Reihe von Anweisungen für die JVM darstellt. Maschinencode ist eine Reihe von Maschinenanweisungen im Binärformat, die direkt vom Prozessor ausgeführt werden. Kompilierung ist die Umwandlung von Quellcode in Bytecode. Interpretation – Bytecode in Maschinencode umwandeln. Plattform ist die Hardware- und Softwareumgebung, in der Programme und Anwendungen ausgeführt werden. Die beliebtesten Plattformen sind Microsoft Windows, Linux, Solaris OS und Mac OS. Dieses Diagramm hilft Ihnen, die Konzepte von JVM, JRE und JDK besser zu verstehen:

Programmlebenszyklus

Der Lebenszyklus eines Java-Programms beginnt mit dem Schreiben des Quellcodes im Textformat. Normalerweise werden hierfür spezielle Entwicklungsumgebungen verwendet – die integrierte Entwicklungsumgebung (IDE) , aber einfache Programme können auch in einem Texteditor eingegeben werden, sogar Notepad, das in jeder Edition des Windows-Betriebssystems enthalten ist. Der Quellcode muss in einer Datei mit der Erweiterung .java gespeichert werden. Beispielprogramm HelloWorld.java:

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

Bevor dieser Quellcode ausgeführt werden kann, muss er mit einem Compiler in Bytecode kompiliert werden. Der Compiler ist ein Dienstprogramm, das Teil des JDK ist. Als Ergebnis seiner Arbeit erhalten wir eine Datei mit der Erweiterung .class. Es enthält Bytecode-Anweisungen für die JVM, deren Format der Assemblersprache ähnelt. Unser HelloWorld.java-Programm wird in eine HelloWorld.class-Datei kompiliert. Die Java-Plattform bietet keine Tools zum Bearbeiten von Bytecode, Sie können ihn jedoch trotzdem anzeigen. Um den Bytecode eines Java-Programms zu sehen, können Sie das im JDK enthaltene Javap-Disassembler-Dienstprogramm verwenden. Hallo Welt. Die Klasse enthält einen Bytecode wie diesen:

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
}

Unser Programm ist nun in kompilierter Form in der Datei HelloWorld.class gespeichert. Um es auf einer beliebigen Plattform auszuführen, muss JRE installiert sein. Durch den Einsatz der JVM wird die Portabilität von Java-Programmen auf jede Plattform gewährleistet. Die Programmausführung ist die Ausführung von Bytecode durch die Java Virtual Machine. Die Programme werden vom Java-Dienstprogramm ausgeführt, das die Angabe des Namens der kompilierten Datei erfordert. Die Ausführung erfolgt in der folgenden Reihenfolge:

1. Die JVM läuft im RAM des Computers. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um ein Programm, mit dem die von uns geschriebenen Java-Programme ausgeführt werden.
2. Mit dem anfänglichen Klassenlader lädt und initialisiert die JVM unsere Klasse im Speicher des Computers. In unserem Beispiel ist dies die Klasse HelloWorld.
3. Als nächstes sucht die JVM in unserer Klasse nach public static void main(String[]).
4. Der Methodencode wird ausgeführt main. Sofern dies für die Programmausführung notwendig ist, werden weitere Klassen geladen und initialisiert.
5. Nachdem der Code ausgeführt wurde, wird eine Speicherbereinigung durchgeführt – der Speicher wird gelöscht und das JVM-Programm wird geschlossen.

Bei der Durchführung all dieser Aktionen interpretiert (konvertiert) die JVM den Bytecode in einen Maschinenbefehl für den Prozessor und berücksichtigt dabei das Betriebssystem, auf dem er ausgeführt wird. Der Lebenszyklus eines Java-Programms lässt sich schematisch wie folgt darstellen:

Auswahl und Installation einer Entwicklungsumgebung

Um schnell und effizient in Java programmieren zu können, benötigen Sie eine Entwicklungsumgebung – eine Anwendung zum Schreiben von Java-Programmen. Die beliebtesten IDEs unter Java-Entwicklern sind:

• IntelliJ-IDEE
• Finsternis
• NetBeans

Laut einer von RebelLabs erstellten Umfrage zur Beliebtheit von Java-Entwicklungstools wurde IntelliJ IDEA im Jahr 2017 führend , Eclipse belegte den zweiten Platz und NetBeans lag mit deutlichem Abstand hinter den beiden Spitzenreitern auf dem dritten Platz. Der Anteil anderer IDEs ist gering und beträgt nicht mehr als 3 % des Gesamtvolumens. Eine gute Vergleichsübersicht dieser IDEs finden Sie hier . Für Anfänger reicht es, die IntelliJ IDEA Community Edition zu installieren. Erstens erhalten Sie alle Vorteile einer modernen IDE, wie z. B. Hinweise, Codeprüfung, die Möglichkeit zum Debuggen von Code, bequeme Integration mit Datenbanken, Servern und Unterstützung für viele Entwicklungstools und -technologien. Zweitens machen Sie den ersten Schritt zur Beherrschung des professionellen Entwicklungstools, das von den meisten Entwicklern verwendet wird. Anweisungen zur Installation von IntelliJ IDEA finden Sie zu Beginn der dritten Stufe des JavaRush- Onlineschulungskurses .

Abschluss

Wenn wir Java alleine lernen, ist es in der Praxis einfacher als in der Theorie. Dafür reichen Kenntnisse auf dem Niveau eines PC-Benutzers völlig aus. Um effektiv mit dem Erlernen von Java zu beginnen, befolgen Sie ein paar einfache Schritte:

1. Installieren Sie Java auf Ihrem Computer
2. Lernen Sie die Grundkonzepte
3. Richten Sie Ihre Entwicklungsumgebung ein
4. Schreiben Sie Ihr erstes Programm und führen Sie es aus.