Da dove iniziare a imparare Java

Linguaggio Java

Java non è solo un linguaggio di programmazione, ma un'intera piattaforma software con ampie funzionalità. I componenti principali di questa piattaforma sono:

• Strumenti di base per scrivere ed eseguire programmi Java.
• Le biblioteche e le classi sono il nucleo della lingua. Forniscono funzionalità di programmazione Java fondamentali: gestione delle eccezioni, multithreading, raccolte, registrazione, riflessione, sicurezza, rete, XML, serializzazione, espressioni regolari.
• Strumenti per la distribuzione e l'avvio automatico delle applicazioni.
• Strumenti per la creazione di frontend (GUI, interfaccia utente). Queste sono le classi delle librerie JavaFX, Swing e Java2D.
• Librerie per lavorare con database in remoto sulla rete, come JDBC, JNDI, RMI e Java RMI-IIOP.

Se vuoi saperne di più sulle classi e sugli strumenti Java, leggi la documentazione Oracle : è tutta lì. La prima versione di Java JDK 1.0 includeva “solo” poche centinaia di classi. Ma ora il loro numero è salito a diverse migliaia. Nel corso della vita della lingua, gli autori hanno apportato un numero enorme di modifiche che ne aumentano la sicurezza, la funzionalità e la portabilità. Grazie al costante miglioramento e al supporto del linguaggio da parte dei suoi sviluppatori, Java è sempre stata al passo con lo sviluppo delle tecnologie IT. Quindi ora abbiamo davanti a noi un linguaggio moderno, le cui caratteristiche principali sono:

• Bassa barriera all'ingresso.
  Java è più facile da imparare rispetto alla maggior parte dei linguaggi con sintassi simile a C.

• Orientamento agli oggetti.
  I programmi Java sono costruiti attorno agli oggetti e alle loro interazioni, il che consente di sfruttare appieno l'OOP.

• Portabilità.
  Attraverso l'uso di un interprete, la Java virtual machine, i programmi sono portabili su varie piattaforme e dispositivi.

• Indipendenza dalla piattaforma
  Un programma scritto in Java per una piattaforma viene compilato in bytecode intermedio che può essere eseguito su altre piattaforme grazie all'interpretazione da parte della JVM per ciascuna piattaforma.

• Multithreading avanzato.
  Le funzionalità Java ti consentono di controllare l'esecuzione di più thread, consentendoti di creare applicazioni multi-thread.

• Sicurezza.
  Grazie alla verifica del bytecode integrata nella JVM, alla mancanza di gestione manuale della memoria da parte di Java, al rilevamento dell'overflow dello stack e alla presenza di varie API che consentono di controllare la sicurezza, puoi creare applicazioni veramente sicure in questo linguaggio.

• Tolleranza ai guasti.
  Il meccanismo delle eccezioni, sia durante la compilazione che durante l'esecuzione diretta, aumenta la tolleranza agli errori dei programmi e riduce il numero di errori.

• Interpretabilità.
  L'interprete Java può eseguire bytecode Java su qualsiasi macchina dotata di JVM e JRE.

• Distribuzione.
  Java dispone di strumenti per la creazione di applicazioni distribuite.

• Prestazione.
  L'uso di un compilatore JIT (Just-in-time) garantisce un funzionamento dell'applicazione ad alta velocità, paragonabile in termini di velocità ai linguaggi C e C++.

La sequenza dei passaggi è chiaramente dimostrata da questo diagramma di flusso:

Installazione di Java sul tuo computer

Come abbiamo già scoperto, quando impariamo Java da zero, il primo passo è installare JDK . Per fare ciò dovrai effettuare alcune semplici operazioni:

1. Vai al sito web di Oracle .
2. Seleziona e scarica il file di installazione in base al tuo sistema operativo.
3. Completare l'installazione seguendo le istruzioni dell'installatore.
4. Imposta la variabile d'ambiente se stai utilizzando Windows.

Qui c'è ad esempio una descrizione dell'installazione JDK e delle variabili d'ambiente per il sistema operativo Windows.

Definizioni di base

Se hai appena iniziato a imparare Java, ti imbatterai sicuramente nei seguenti termini: JVM (Java Virtual Machine) - Java virtual machine. È un modulo software specifico della piattaforma che serve a interpretare il bytecode sorgente in codice macchina ed eseguirlo. JRE (Java Runtime Environment) - Ambiente runtime Java. Include un'implementazione JVM specifica per la piattaforma e un set di librerie necessarie per eseguire programmi Java. JDK (Java Development Kit) è un insieme di strumenti di sviluppo necessari per scrivere programmi in Java. Include un compilatore, JRE, un set di librerie Java standard, documentazione e varie utilità. Il codice sorgente è un file di testo in Java con estensione .java. Bytecode è un codice di basso livello indipendente dalla macchina che è un insieme di istruzioni per la JVM. Il codice macchina è un insieme di istruzioni macchina in formato binario che vengono eseguite direttamente dal processore. La compilazione è la conversione del codice sorgente in bytecode. Interpretazione : conversione del codice byte in codice macchina. La piattaforma è l'ambiente hardware e software in cui vengono eseguiti programmi e applicazioni. Le piattaforme più popolari sono Microsoft Windows, Linux, Solaris OS e Mac OS. Questo diagramma ti aiuterà a comprendere meglio i concetti di JVM, JRE e JDK:

Ciclo di vita del programma

Il ciclo di vita di un programma Java inizia con la scrittura del codice sorgente in formato testo. Di solito, per questo vengono utilizzati ambienti di sviluppo speciali: Integrated Development Environment (IDE) , ma i programmi semplici possono anche essere digitati in un editor di testo, persino nel Blocco note, fornito con qualsiasi edizione del sistema operativo Windows. Il codice sorgente deve essere salvato in un file con estensione .java. Programma di esempio HelloWorld.java:

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

Prima di eseguire questo codice sorgente, deve essere compilato in bytecode utilizzando un compilatore. Il compilatore è un'utilità che fa parte del JDK. Come risultato del suo lavoro, riceveremo un file con estensione .class. Contiene bytecode: istruzioni per la JVM, il cui formato ricorda il linguaggio assembly. Il nostro programma HelloWorld.java verrà compilato in un file HelloWorld.class. La piattaforma Java non fornisce strumenti per la modifica del bytecode, ma è comunque possibile visualizzarlo. Per vedere qual è il bytecode di un programma Java, puoi utilizzare l'utilità javap disassemblatore, inclusa nel JDK. Ciao mondo. la classe conterrà bytecode come questo:

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
}

Il nostro programma è ora memorizzato in forma compilata nel file HelloWorld.class. Per eseguirlo su qualsiasi piattaforma, è necessario che sia installato JRE. La portabilità dei programmi Java su qualsiasi piattaforma è garantita dall'utilizzo della JVM. L'esecuzione del programma è l'esecuzione del bytecode da parte della Java virtual machine. I programmi vengono eseguiti dall'utilità Java, che richiede di specificare il nome del file compilato. L'esecuzione avviene nella seguente sequenza:

1. La JVM viene eseguita nella RAM del computer. Essenzialmente, questo è un programma utilizzato per eseguire i programmi Java che abbiamo scritto.
2. Utilizzando il caricatore di classi iniziale, la JVM carica e inizializza la nostra classe nella memoria del computer. Nel nostro esempio, questa è la classe HelloWorld.
3. Successivamente, nella nostra classe, la JVM cerca il file public static void main(String[]).
4. Il codice del metodo viene eseguito main. Se ciò è necessario per l'esecuzione del programma, vengono caricate e inizializzate altre classi.
5. Dopo l'esecuzione del codice, viene eseguita la garbage collection: la memoria viene cancellata e il programma JVM viene chiuso.

Quando si eseguono tutte queste azioni, la JVM interpreta (converte) il bytecode in un'istruzione macchina per il processore, tenendo conto del sistema operativo su cui viene eseguito. Il ciclo di vita di un programma Java può essere rappresentato schematicamente come segue:

Selezione e installazione di un ambiente di sviluppo

Per programmare in Java in modo rapido ed efficiente, è necessario un ambiente di sviluppo, un'applicazione per scrivere programmi Java. Gli IDE più popolari tra gli sviluppatori Java sono:

• IDEA IntelliJ
• Eclisse
• NetBeans

Secondo un sondaggio sulla popolarità degli strumenti di sviluppo Java preparato da RebelLabs, nel 2017 IntelliJ IDEA è diventato il leader , Eclipse è arrivato al secondo posto e NetBeans al terzo con un ritardo significativo rispetto alla coppia di leader. La quota di altri IDE è piccola e non supera il 3% del volume totale. Una buona recensione comparativa di questi IDE può essere trovata qui . Per i principianti è sufficiente installare IntelliJ IDEA Community Edition. In primo luogo, otterrai tutti i vantaggi di un IDE moderno, come: suggerimenti, controllo del codice, possibilità di eseguire il debug del codice, comoda integrazione con database, server e supporto per molti strumenti e tecnologie di sviluppo. In secondo luogo, farai il primo passo verso la padronanza dello strumento di sviluppo professionale utilizzato dalla maggior parte degli sviluppatori. Le istruzioni per l'installazione di IntelliJ IDEA sono fornite all'inizio del terzo livello del corso di formazione online JavaRush .

Conclusione

Quando impariamo Java da soli, risulta essere più facile nella pratica che in teoria. Per questo, la conoscenza a livello di utente di personal computer è abbastanza sufficiente. Per iniziare in modo efficace ad apprendere Java, segui alcuni semplici passaggi:

1. Installa Java sul tuo computer
2. Impara i concetti base
3. Configura il tuo ambiente di sviluppo
4. Scrivi ed esegui il tuo primo programma.