היכן להתחיל ללמוד ג'אווה

שפת Java

Java היא לא רק שפת תכנות, אלא פלטפורמת תוכנה שלמה עם יכולות נרחבות. המרכיבים העיקריים של פלטפורמה זו הם:

• כלים בסיסיים לכתיבה והרצה של תוכניות Java.
• ספריות וחוגים הם הליבה של השפה. הם מספקים פונקציונליות ליבה של תכנות Java: טיפול בחריגים, ריבוי השרשורים, אוספים, רישום, השתקפות, אבטחה, רשת, XML, סדרה, ביטויים רגולריים.
• כלים לפריסה והפעלה אוטומטית של יישומים.
• כלים ליצירת חזית (GUI, ממשק משתמש). אלו הם מחלקות של ספריות JavaFX, Swing ו-Java2D.
• ספריות לעבודה עם מסדי נתונים מרחוק דרך הרשת, כגון JDBC, JNDI, RMI ו-Java RMI-IIOP.

אם אתה רוצה ללמוד עוד על שיעורי Java וכלים, קרא את התיעוד של Oracle - הכל שם. הגרסה הראשונה של Java JDK 1.0 כללה "רק" כמה מאות מחלקות. אבל כעת מספרם גדל לכמה אלפים. במהלך חיי השפה, המחברים ביצעו מספר עצום של שינויים שמגבירים את האבטחה, הפונקציונליות והניידות שלה. הודות לשיפור המתמיד והתמיכה של השפה על ידי מפתחיה, Java תמיד עמדה בקצב ההתפתחות של טכנולוגיות IT. אז עכשיו יש לפנינו שפה מודרנית, שהמאפיינים העיקריים שלה הם:

• מחסום כניסה נמוך.
  קל יותר ללמוד Java מרוב השפות עם תחביר דמוי C.

• כיוון עצמים.
  תוכניות Java בנויות סביב אובייקטים והאינטראקציות ביניהם, מה שמאפשר לך לנצל את מלוא היתרונות של OOP.

• הִטַלטְלוּת.
  באמצעות שימוש במתורגמן, המכונה הוירטואלית של ג'אווה, תוכניות ניידות לפלטפורמות והתקנים שונים.

• עצמאות פלטפורמה
  תוכנית הכתובה ב-Java עבור פלטפורמה אחת מורכבת לקוד בתים ביניים שיכול לפעול בפלטפורמות אחרות הודות לפרשנות של ה-JVM עבור כל פלטפורמה.

• ריבוי שרשורים מתקדם.
  תכונות Java מאפשרות לך לשלוט בביצוע של שרשורים מרובים, ומאפשרות לך ליצור יישומים מרובי חוטים.

• בְּטִיחוּת.
  הודות לאימות bytecode המובנה של ה-JVM, היעדר ניהול זיכרון ידני של Java, זיהוי הצפת מחסנית והנוכחות של ממשקי API שונים המאפשרים לך לשלוט באבטחה, אתה יכול ליצור יישומים מאובטחים באמת בשפה זו.

• סובלנות לתקלות.
  מנגנון החריגה, הן במהלך הקומפילציה והן במהלך ביצוע ישיר, מגביר את סבילות התקלות של תוכניות ומפחית את מספר השגיאות.

• ניתנות לפירוש.
  מתורגמן Java יכול להפעיל קודים של Java על כל מחשב שיש לו JVM ו-JRE.

• הפצה.
  ל-Java יש כלים ליצירת אפליקציות מבוזרות.

• ביצועים.
  השימוש במהדר JIT (Just-in-time) מבטיח פעולת אפליקציה במהירות גבוהה, הדומה במהירות לשפות C ו++C.

רצף השלבים מודגם בבירור על ידי תרשים זרימה זה:

התקנת Java במחשב שלך

כפי שכבר גילינו, כאשר אנו לומדים ג'אווה מאפס, הצעד הראשון הוא התקנת ה-JDK . לשם כך תצטרכו לבצע מספר פעולות פשוטות:

1. עבור אל אתר האינטרנט של אורקל .
2. בחר והורד את קובץ ההתקנה בהתאם למערכת ההפעלה שלך.
3. השלם את ההתקנה לפי הוראות המתקין.
4. הגדר את משתנה הסביבה אם אתה משתמש ב-Windows.

הנה, למשל, תיאור של משתנה ההתקנה וסביבה של JDK עבור מערכת ההפעלה Windows.

הגדרות בסיסיות

אם רק התחלתם ללמוד ג'אווה, בוודאי תיתקלו במונחים הבאים: JVM (Java Virtual Machine) - Java Virtual Machine. זהו מודול תוכנה ספציפי לפלטפורמה המשמש לפרש קוד בתים מקור לקוד מכונה וביצועו. JRE (Java Runtime Environment) - סביבת זמן ריצה של Java. כולל יישום ספציפי לפלטפורמה של ה-JVM וערכת ספריות הדרושות להפעלת תוכניות Java. JDK (ערכת פיתוח ג'אווה) היא קבוצה של כלים למפתחים הדרושים לכתיבת תוכניות ב-Java. כולל מהדר, JRE, קבוצה של ספריות Java סטנדרטיות, תיעוד וכלי עזר שונים. קוד מקור הוא קובץ טקסט ב-Java עם סיומת .java. Bytecode הוא קוד ברמה נמוכה שאינה תלויה במכונה המהווה קבוצה של הוראות עבור ה-JVM. קוד מכונה הוא קבוצה של הוראות מכונה בפורמט בינארי המבוצעות ישירות על ידי המעבד. קומפילציה היא המרת קוד המקור לבייטקוד. פרשנות - המרת bytecode לקוד מכונה. פלטפורמה היא סביבת החומרה והתוכנה שבה מופעלים תוכניות ויישומים. הפלטפורמות הפופולריות ביותר הן Microsoft Windows, Linux, Solaris OS ו-Mac OS. תרשים זה יעזור לך להבין טוב יותר את המושגים של JVM, JRE ו-JDK:

מחזור החיים של התוכנית

מחזור החיים של תוכנית Java מתחיל בכתיבת קוד המקור בפורמט טקסט. בדרך כלל משתמשים לשם כך בסביבות פיתוח מיוחדות - Integrated Development Environment (IDE) , אך ניתן להקליד תוכניות פשוטות גם בעורך טקסט, אפילו Notepad, שמגיע עם כל מהדורה של מערכת ההפעלה Windows. יש לשמור את קוד המקור בקובץ עם סיומת .java. תוכנית לדוגמה HelloWorld.java:

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

לפני ביצוע קוד מקור זה, יש להדר אותו לתוך bytecode באמצעות מהדר. המהדר הוא כלי עזר שהוא חלק מה-JDK. כתוצאה מעבודתו נקבל קובץ עם הסיומת .class. הוא מכיל bytecode - הוראות ל-JVM, שהפורמט שלה דומה לשפת assembly. תוכנית HelloWorld.java שלנו תורכב לקובץ HelloWorld.class. פלטפורמת Java אינה מספקת כלים לעריכת bytecode, אך אתה עדיין יכול לצפות בו. כדי לראות מהו ה-bytecode של תוכנית Java, אתה יכול להשתמש בכלי העזר ל-Javap Disassembler, הכלולה ב-JDK. שלום עולם. המחלקה תכיל קוד בתים כך:

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
}

התוכנית שלנו מאוחסנת כעת בצורה מהודרת בקובץ HelloWorld.class. כדי להפעיל אותו בכל פלטפורמה, ה-JRE חייב להיות מותקן. הניידות של תוכניות Java לכל פלטפורמה מובטחת באמצעות השימוש ב-JVM. הפעלת תוכנית היא ביצוע של קוד בייט על ידי המכונה הוירטואלית Java. התוכניות מבוצעות על ידי תוכנית השירות java, הדורשת ממך לציין את שם הקובץ המהודר. הביצוע מתרחש ברצף הבא:

1. ה-JVM פועל ב-RAM של המחשב. בעיקרו של דבר, זוהי תוכנית המשמשת לביצוע תוכניות Java שכתבנו.
2. באמצעות מטעין המחלקה הראשוני, ה-JVM טוען ומאתחל את המחלקה שלנו בזיכרון המחשב. בדוגמה שלנו, זו הכיתה HelloWorld.
3. בשלב הבא, בכיתה שלנו, ה-JVM מחפש את ה- public static void main(String[]).
4. קוד השיטה מבוצע main. אם זה נחוץ להפעלת התוכנית, מחלקות אחרות נטענות ומאוחלות.
5. לאחר ביצוע הקוד מתבצע איסוף זבל - הזיכרון מתנקה ותוכנת JVM נסגרת.

בעת ביצוע כל הפעולות הללו, ה-JVM מפרש (ממיר) את ה-bytecode להוראת מכונה עבור המעבד, תוך התחשבות במערכת ההפעלה שבה הוא מבוצע. ניתן לייצג את מחזור החיים של תוכנית Java באופן סכמטי באופן הבא:

בחירה והתקנה של סביבת פיתוח

כדי לתכנת ב-Java במהירות וביעילות, אתה צריך סביבת פיתוח - אפליקציה לכתיבת תוכניות Java. ה- IDEs הפופולריים ביותר בקרב מפתחי Java הם:

• IntelliJ IDEA
• ליקוי חמה
• NetBeans

על פי סקר של הפופולריות של כלי פיתוח Java שהוכן על ידי RebelLabs, בשנת 2017 IntelliJ IDEA הפכה למובילה , Eclipse תפסה את המקום השני, ו-NetBeans הייתה במקום השלישי עם פיגור משמעותי אחרי צמד המובילים. חלקם של IDEs אחרים קטן ואינו עולה על 3% מהנפח הכולל. סקירת השוואה טובה של IDEs אלה ניתן למצוא כאן . למתחילים, זה מספיק כדי להתקין את IntelliJ IDEA Community Edition. ראשית, תקבלו את כל היתרונות של IDE מודרני, כגון: רמזים, בדיקת קוד, יכולת איתור באגים בקוד, אינטגרציה נוחה עם מסדי נתונים, שרתים ותמיכה בכלי פיתוח וטכנולוגיות רבות. שנית, תעשה את הצעד הראשון בשליטה בכלי הפיתוח המקצועי המשמש את רוב המפתחים. הוראות להתקנת IntelliJ IDEA מסופקות בתחילת הרמה השלישית של קורס ההדרכה המקוון JavaRush .

סיכום

כשאנחנו לומדים ג'אווה בעצמנו, מסתבר שזה קל יותר בפועל מאשר בתיאוריה. לשם כך מספיק ידע ברמה של משתמש מחשב אישי. כדי להתחיל ללמוד Java ביעילות, בצע כמה שלבים פשוטים:

1. התקן Java במחשב שלך
2. למד את המושגים הבסיסיים
3. הגדר את סביבת הפיתוח שלך
4. כתוב והפעל את התוכנית הראשונה שלך.