یادگیری جاوا را از کجا شروع کنیم

زبان جاوا

جاوا فقط یک زبان برنامه نویسی نیست، بلکه یک پلتفرم نرم افزاری کامل با قابلیت های گسترده است. اجزای اصلی این پلتفرم عبارتند از:

• ابزارهای اساسی برای نوشتن و اجرای برنامه های جاوا.
• کتابخانه ها و کلاس ها هسته اصلی زبان هستند. آنها عملکرد اصلی برنامه نویسی جاوا را ارائه می دهند: مدیریت استثنا، چند رشته، مجموعه ها، ورود به سیستم، بازتاب، امنیت، شبکه، XML، سریال سازی، عبارات منظم.
• ابزارهایی برای استقرار و راه اندازی خودکار برنامه ها.
• ابزارهایی برای ایجاد فرانت اند (GUI، رابط کاربری). اینها کلاس های کتابخانه های JavaFX، Swing و Java2D هستند.
• کتابخانه هایی برای کار با پایگاه های داده از راه دور از طریق شبکه، مانند JDBC، JNDI، RMI و Java RMI-IIOP.

اگر می‌خواهید درباره کلاس‌ها و ابزارهای جاوا بیشتر بدانید، مستندات اوراکل را بخوانید - همه چیز آنجاست. اولین نسخه Java JDK 1.0 "فقط" چند صد کلاس را شامل می شد. اما اکنون تعداد آنها به چند هزار افزایش یافته است. در طول عمر این زبان، نویسندگان تغییرات زیادی ایجاد کرده اند که امنیت، عملکرد و قابلیت حمل آن را افزایش می دهد. به لطف پیشرفت و پشتیبانی مداوم زبان توسط توسعه دهندگان، جاوا همیشه همگام با توسعه فناوری های فناوری اطلاعات بوده است. بنابراین اکنون ما یک زبان مدرن پیش روی خود داریم که ویژگی های اصلی آن عبارتند از:

• مانع ورود کم
  یادگیری جاوا نسبت به بسیاری از زبان‌ها با دستور زبان C آسان‌تر است.

• شی گرایی.
  برنامه های جاوا حول اشیا و تعاملات آنها ساخته می شوند که به شما امکان می دهد از OOP نهایت استفاده را ببرید.

• قابل حمل بودن
  از طریق استفاده از یک مفسر، ماشین مجازی جاوا، برنامه ها به پلتفرم ها و دستگاه های مختلف قابل حمل هستند.

• استقلال پلتفرم
  برنامه ای که در جاوا برای یک پلتفرم نوشته شده است در بایت کد میانی کامپایل می شود که به لطف تفسیر JVM برای هر پلتفرم می تواند روی پلتفرم های دیگر اجرا شود.

• چند رشته ای پیشرفته
  ویژگی های جاوا به شما این امکان را می دهد که اجرای چندین رشته را کنترل کنید و به شما امکان می دهد برنامه های چند رشته ای ایجاد کنید.

• ایمنی.
  به لطف تأیید بایت کد داخلی JVM، عدم مدیریت دستی حافظه جاوا، تشخیص سرریز پشته و وجود API های مختلف که به شما امکان کنترل امنیت را می دهد، می توانید برنامه های واقعاً ایمن را در این زبان ایجاد کنید.

• تحمل خطا.
  مکانیسم استثنا، هم در حین کامپایل و هم در حین اجرای مستقیم، تحمل خطای برنامه ها را افزایش می دهد و تعداد خطاها را کاهش می دهد.

• تفسیر پذیری
  مفسر جاوا می تواند بایت کدهای جاوا را روی هر ماشینی که دارای JVM و JRE است اجرا کند.

• توزیع.
  جاوا ابزارهایی برای ایجاد برنامه های کاربردی توزیع شده دارد.

• کارایی.
  استفاده از یک کامپایلر JIT (Just-in-time) عملکرد برنامه را با سرعت بالا تضمین می کند که از نظر سرعت با زبان های C و C++ قابل مقایسه است.

توالی مراحل به وضوح توسط این فلوچارت نشان داده شده است:

نصب جاوا بر روی کامپیوتر شما

همانطور که قبلا متوجه شدیم، وقتی جاوا را از ابتدا یاد می گیریم، اولین قدم نصب JDK است . برای انجام این کار باید چند عملیات ساده را انجام دهید:

1. به وب سایت Oracle بروید .
2. بسته به سیستم عامل خود فایل نصب را انتخاب و دانلود کنید.
3. نصب را طبق دستورالعمل های نصب کننده کامل کنید.
4. اگر از ویندوز استفاده می کنید، متغیر محیط را تنظیم کنید.

برای مثال در اینجا توضیحی در مورد نصب JDK و متغیرهای محیطی برای سیستم عامل ویندوز آورده شده است.

تعاریف اساسی

اگر تازه شروع به یادگیری جاوا کرده اید، مطمئناً با اصطلاحات زیر مواجه خواهید شد: JVM (Java Virtual Machine) - ماشین مجازی جاوا. این یک ماژول نرم افزاری مخصوص پلتفرم است که برای تفسیر بایت کد منبع به کد ماشین و اجرای آن عمل می کند. JRE (Java Runtime Environment) - محیط زمان اجرا جاوا. شامل یک پیاده سازی پلتفرم خاص از JVM و مجموعه ای از کتابخانه های مورد نیاز برای اجرای برنامه های جاوا است. JDK (کیت توسعه جاوا) مجموعه ای از ابزارهای توسعه دهنده است که برای نوشتن برنامه ها در جاوا ضروری است. شامل یک کامپایلر، JRE، مجموعه ای از کتابخانه های استاندارد جاوا، اسناد و ابزارهای مختلف است. کد منبع یک فایل متنی در جاوا با پسوند جاوا است. Bytecode یک کد سطح پایین مستقل از ماشین است که مجموعه ای از دستورالعمل ها برای JVM است. کد ماشین مجموعه ای از دستورالعمل های ماشین در قالب دودویی است که مستقیماً توسط پردازنده اجرا می شود. کامپایل تبدیل کد منبع به بایت کد است. تفسیر - تبدیل بایت کد به کد ماشین. پلتفرم محیط سخت افزاری و نرم افزاری است که برنامه ها و برنامه ها در آن اجرا می شوند. محبوب ترین پلتفرم ها مایکروسافت ویندوز، لینوکس، سیستم عامل سولاریس و سیستم عامل مک هستند. این نمودار به شما در درک بهتر مفاهیم JVM، JRE و JDK کمک می کند:

چرخه عمر برنامه

چرخه عمر یک برنامه جاوا با نوشتن کد منبع در قالب متن آغاز می شود. معمولاً از محیط‌های توسعه ویژه برای این کار استفاده می‌شود - محیط توسعه یکپارچه (IDE) ، اما برنامه‌های ساده را می‌توان در یک ویرایشگر متن، حتی Notepad، که با هر نسخه از سیستم‌عامل ویندوز ارائه می‌شود، تایپ کرد. کد منبع باید در فایلی با پسوند جاوا ذخیره شود. برنامه نمونه HelloWorld.java:

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

قبل از اجرای این کد منبع، باید با استفاده از یک کامپایلر به بایت کد کامپایل شود. کامپایلر ابزاری است که بخشی از JDK است. در نتیجه کار آن، فایلی با پسوند .class دریافت خواهیم کرد. این شامل بایت کد - دستورالعمل هایی برای JVM است که فرمت آن شبیه زبان اسمبلی است. برنامه HelloWorld.java ما در یک فایل HelloWorld.class کامپایل می شود. پلتفرم جاوا ابزاری برای ویرایش بایت کد ارائه نمی دهد، اما همچنان می توانید آن را مشاهده کنید. برای اینکه ببینید بایت کد یک برنامه جاوا چیست، می توانید از ابزار javap disassembler استفاده کنید که در JDK موجود است. سلام دنیا. کلاس شامل بایت کدی مانند زیر خواهد بود:

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
}

برنامه ما اکنون به صورت کامپایل شده در فایل HelloWorld.class ذخیره می شود. برای اجرای آن بر روی هر پلتفرمی، باید JRE را نصب کنید. قابل حمل بودن برنامه های جاوا به هر پلتفرمی از طریق استفاده از JVM تضمین می شود. اجرای برنامه عبارت است از اجرای بایت کد توسط ماشین مجازی جاوا. برنامه ها توسط ابزار جاوا اجرا می شوند که از شما می خواهد نام فایل کامپایل شده را مشخص کنید. اجرا به ترتیب زیر انجام می شود:

1. JVM در رم کامپیوتر اجرا می شود. در اصل، این برنامه ای است که برای اجرای برنامه های جاوا که ما نوشته ایم استفاده می شود.
2. با استفاده از بارگذار کلاس اولیه، JVM کلاس ما را در حافظه کامپیوتر بارگیری و مقداردهی اولیه می کند. در مثال ما، این کلاس است HelloWorld.
3. بعد، در کلاس ما، JVM به دنبال public static void main(String[]).
4. کد متد اجرا می شود main. اگر این برای اجرای برنامه ضروری باشد، کلاس های دیگر بارگذاری و مقداردهی اولیه می شوند.
5. پس از اجرای کد، جمع آوری زباله انجام می شود - حافظه پاک می شود و برنامه JVM بسته می شود.

هنگام انجام تمام این اقدامات، JVM با در نظر گرفتن سیستم عاملی که روی آن اجرا می شود، بایت کد را به یک دستورالعمل ماشین برای پردازنده تفسیر (تبدیل) می کند. چرخه عمر یک برنامه جاوا را می توان به صورت شماتیک به صورت زیر نشان داد:

انتخاب و نصب محیط توسعه

برای برنامه‌نویسی سریع و کارآمد در جاوا، به یک محیط توسعه نیاز دارید - برنامه‌ای برای نوشتن برنامه‌های جاوا. محبوب ترین IDE ها در بین توسعه دهندگان جاوا عبارتند از:

• ایده IntelliJ
• کسوف
• NetBeans

طبق بررسی محبوبیت ابزارهای توسعه جاوا که توسط RebelLabs تهیه شده است، در سال 2017 IntelliJ IDEA پیشتاز شد ، Eclipse مقام دوم را به خود اختصاص داد و NetBeans با فاصله قابل توجهی از جفت رهبران در جایگاه سوم قرار گرفت. سهم سایر IDE ها کم است و از 3 درصد حجم کل تجاوز نمی کند. یک بررسی مقایسه ای خوب از این IDE ها را می توان در اینجا یافت . برای مبتدیان، نصب IntelliJ IDEA Community Edition کافی است. در مرحله اول، شما تمام مزایای یک IDE مدرن، مانند: نکات، بررسی کد، توانایی اشکال زدایی کد، یکپارچه سازی راحت با پایگاه های داده، سرورها و پشتیبانی از بسیاری از ابزارها و فناوری های توسعه را دریافت خواهید کرد. ثانیا، شما اولین قدم را در تسلط بر ابزار توسعه حرفه ای که توسط اکثر توسعه دهندگان استفاده می شود، بردارید. آموزش نصب IntelliJ IDEA در ابتدای سطح سوم دوره آموزشی آنلاین JavaRush ارائه شده است .

نتیجه

وقتی جاوا را به تنهایی یاد می گیریم، در عمل ساده تر از تئوری است. برای این، دانش در سطح یک کاربر رایانه شخصی کاملاً کافی است. برای شروع موثر یادگیری جاوا، چند مرحله ساده را دنبال کنید:

1. جاوا را روی کامپیوتر خود نصب کنید
2. مفاهیم اولیه را یاد بگیرید
3. محیط توسعه خود را تنظیم کنید
4. اولین برنامه خود را بنویسید و اجرا کنید.