Javaの学習をどこから始めるべきか

Java言語

Javaは単なるプログラミング言語ではなく、広範な機能を備えたソフトウェア プラットフォーム全体です。このプラットフォームの主なコンポーネントは次のとおりです。

• Java プログラムを作成および実行するための基本ツール。
• ライブラリとクラスは言語の中核です。これらは、例外処理、マルチスレッド、コレクション、ロギング、リフレクション、セキュリティ、ネットワーキング、XML、シリアル化、正規表現などのコア Java プログラミング機能を提供します。
• アプリケーションを展開し、自動的に起動するためのツール。
• フロントエンド（GUI、ユーザーインターフェース）を作成するためのツール。これらは、JavaFX、Swing、および Java2D ライブラリのクラスです。
• JDBC、JNDI、RMI、Java RMI-IIOP など、ネットワーク経由でデータベースをリモートで操作するためのライブラリ。

Java クラスとツールについて詳しく知りたい場合は、Oracle のドキュメントを読んでください。すべてがそこにあります。Java JDK 1.0 の最初のバージョンには、数百クラス「だけ」が含まれていました。しかし今ではその数は数千人にまで増加しています。この言語の存続期間にわたって、作者はそのセキュリティ、機能性、移植性を向上させる膨大な数の変更を加えてきました。開発者による言語の継続的な改善とサポートのおかげで、Java は常に IT テクノロジーの発展と歩調を合わせてきました。さて、私たちの前には現代言語があり、その主な特徴は次のとおりです。

• 参入障壁が低い。
  Java は、C に似た構文を使用するほとんどの言語よりも学習が簡単です。

• オブジェクト指向。
  Java プログラムはオブジェクトとその相互作用を中心に構築されているため、OOP を最大限に活用できます。

• 携帯性。
  インタプリタ、Java 仮想マシンを使用することで、プログラムをさまざまなプラットフォームやデバイスに移植できます。

• プラットフォームの独立性 ある
  プラットフォーム用に Java で書かれたプログラムは、各プラットフォームの JVM による解釈のおかげで、他のプラットフォームで実行できる中間バイトコードにコンパイルされます。

• 高度なマルチスレッド化。
  Java 機能を使用すると、複数のスレッドの実行を制御できるため、マルチスレッド アプリケーションを作成できます。

• 安全性。
  JVM の組み込みバイトコード検証、Java には手動メモリ管理がないこと、スタック オーバーフロー検出機能、およびセキュリティを制御できるさまざまな API の存在のおかげで、この言語で真に安全なアプリケーションを作成できます。

• フォールトトレランス。
  例外メカニズムは、コンパイル時と直接実行時の両方で、プログラムの耐障害性を高め、エラーの数を減らします。

• 解釈可能性。
  Java インタープリターは、JVM と JRE を備えた任意のマシン上で Java バイトコードを実行できます。

• 分布。
  Java には分散アプリケーションを作成するためのツールがあります。

• パフォーマンス。JIT
  （Just-in-time）コンパイラ の採用により、C言語やC++言語に匹敵する高速なアプリケーション動作を実現します。

一連のステップは、次のフローチャートで明確に示されています。

コンピュータに Java をインストールする

すでにわかったように、Java をゼロから学習する場合、最初のステップはJDKをインストールすることです。これを行うには、いくつかの簡単な操作を行う必要があります。

1. Oracle Web サイトにアクセスします。
2. オペレーティング システムに応じてインストール ファイルを選択してダウンロードします。
3. インストーラーの指示に従ってインストールを完了してください。
4. Windows を使用している場合は、環境変数を設定します。

たとえば、ここでは、Windows オペレーティング システムの JDK インストールと環境変数 について説明します。

基本的な定義

Java の学習を始めたばかりの場合は、必ず次の用語に遭遇するでしょう: JVM (Java Virtual Machine) - Java 仮想マシン。これは、ソース バイトコードをマシン コードに解釈して実行するプラットフォーム固有のソフトウェア モジュールです。 JRE (Java ランタイム環境) - Java ランタイム環境。プラットフォーム固有の JVM 実装と、Java プログラムの実行に必要なライブラリのセットが含まれています。 JDK (Java Development Kit) は、Java でプログラムを作成するために必要な開発者ツールのセットです。コンパイラ、JRE、標準 Java ライブラリのセット、ドキュメント、およびさまざまなユーティリティが含まれています。 ソース コードは、 .java 拡張子が付いた Java のテキスト ファイルであり、 バイトコードは、JVM の命令セットであるマシンに依存しない低レベル コードです。 マシンコードは、プロセッサによって直接実行されるバイナリ形式の一連の機械命令です。 コンパイルとは、ソース コードをバイトコードに変換することです。 解釈- バイトコードをマシンコードに変換します。 プラットフォームは、プログラムやアプリケーションが実行されるハードウェアおよびソフトウェア環境です。最も人気のあるプラットフォームは、Microsoft Windows、Linux、Solaris OS、Mac OS です。この図は、JVM、JRE、および JDK の概念をより深く理解するのに役立ちます。

プログラムのライフサイクル

Java プログラムのライフサイクルは、ソース コードをテキスト形式で記述することから始まります。通常、これには特別な開発環境である統合開発環境 (IDE)が使用されますが、簡単なプログラムは、Windows OS のどのエディションにも付属するテキスト エディタ (メモ帳など) で入力することもできます。ソース コードは、.java 拡張子が付いたファイルに保存する必要があります。プログラム例HelloWorld.java:

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

このソース コードを実行する前に、コンパイラを使用してバイトコードにコンパイルする必要があります。コンパイラは、 JDK の一部であるユーティリティです。作業の結果、拡張子が .class のファイルを受け取ります。これにはバイトコード (アセンブリ言語に似た形式の JVM 用の命令) が含まれています。HelloWorld.java プログラムは HelloWorld.class ファイルにコンパイルされます。Java プラットフォームにはバイトコードを編集するためのツールは提供されていませんが、バイトコードを表示することはできます。Java プログラムのバイトコードを確認するには、JDK に含まれている javap 逆アセンブラ ユーティリティを使用できます。こんにちは世界。クラスには次のようなバイトコードが含まれます。

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
}

プログラムはコンパイルされた形式で HelloWorld.class ファイルに保存されます。任意のプラットフォームで実行するには、JRE をインストールする必要があります。JVM を使用することで、Java プログラムのあらゆるプラットフォームへの移植性が確保されます。 プログラムの実行は、 Java 仮想マシンによるバイトコードの実行です。プログラムは Java ユーティリティによって実行されます。このユーティリティでは、コンパイルされたファイルの名前を指定する必要があります。実行は次の順序で行われます。

1. JVM はコンピュータの RAM で実行されます。基本的に、これは作成した Java プログラムを実行するために使用されるプログラムです。
2. 初期クラス ローダーを使用して、JVM はクラスをコンピューターのメモリにロードして初期化します。この例では、これはクラスですHelloWorld。
3. 次に、クラス内で、JVM はpublic static void main(String[]).
4. メソッドコードが実行されますmain。プログラムの実行にこれが必要な場合は、他のクラスがロードされて初期化されます。
5. コードの実行後、ガベージ コレクションが実行され、メモリがクリアされ、JVM プログラムが閉じられます。

これらすべてのアクションを実行するとき、JVM は、実行されるオペレーティング システムを考慮して、バイトコードをプロセッサ用の機械命令に解釈 (変換) します。Java プログラムのライフサイクルは、次のように概略的に表すことができます。

開発環境の選択とインストール

Java で迅速かつ効率的にプログラミングするには、開発環境、つまり Java プログラムを作成するためのアプリケーションが必要です。Java 開発者の間で 最も人気のあるIDE は次のとおりです。

• インテリJアイデア
• 日食
• NetBeans

RebelLabs が作成した Java 開発ツールの人気調査によると、2017 年にはIntelliJ IDEAがリーダーとなり、Eclipse が 2 位、NetBeans が 2 位に大きく遅れをとって 3 位となりました。他の IDE のシェアは小さく、総量の 3% を超えません。これらの IDE の優れた比較レビューは、ここにあります。初心者の場合は、IntelliJ IDEA Community Edition をインストールするだけで十分です。まず、ヒント、コード チェック、コードのデバッグ機能、データベース、サーバーとの便利な統合、多くの開発ツールやテクノロジのサポートなど、最新の IDE のすべての利点を得ることができます。次に、ほとんどの開発者が使用するプロフェッショナル開発ツールをマスターするための最初のステップを踏みます。IntelliJ IDEA のインストール手順は、JavaRush オンライントレーニングコースの第 3 レベルの冒頭で提供されます。

結論

Java を独学で学ぶと、理論よりも実践した方が簡単であることがわかります。このためには、パソコンユーザーレベルの知識があれば十分です。Java の学習を効果的に開始するには、いくつかの簡単な手順に従います。

1. コンピュータに Java をインストールする
2. 基本的な概念を学ぶ
3. 開発環境をセットアップする
4. 最初のプログラムを作成して実行します。