Od czego zacząć naukę Javy

Język Java

Java to nie tylko język programowania, ale cała platforma oprogramowania o szerokich możliwościach. Główne elementy tej platformy to:

• Podstawowe narzędzia do pisania i uruchamiania programów w języku Java.
• Biblioteki i zajęcia stanowią rdzeń języka. Zapewniają podstawową funkcjonalność programowania w języku Java: obsługę wyjątków, wielowątkowość, kolekcje, rejestrowanie, odbicie, bezpieczeństwo, sieć, XML, serializację, wyrażenia regularne.
• Narzędzia do wdrażania i automatycznego uruchamiania aplikacji.
• Narzędzia do tworzenia frontendu (GUI, interfejs użytkownika). Są to klasy bibliotek JavaFX, Swing i Java2D.
• Biblioteki do zdalnej pracy z bazami danych przez sieć, takie jak JDBC, JNDI, RMI i Java RMI-IIOP.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o klasach i narzędziach Java, przeczytaj dokumentację Oracle - tam jest wszystko. Pierwsza wersja Java JDK 1.0 zawierała „tylko” kilkaset klas. Ale teraz ich liczba wzrosła do kilku tysięcy. Przez całe życie języka autorzy dokonali ogromnej liczby zmian, które zwiększają jego bezpieczeństwo, funkcjonalność i przenośność. Dzięki ciągłemu doskonaleniu i wsparciu języka przez swoich twórców, Java zawsze dotrzymywała kroku rozwojowi technologii informatycznych. Więc teraz mamy przed sobą nowoczesny język, którego główne cechy to:

• Niski próg wejścia.
  Java jest łatwiejsza do nauczenia niż większość języków o składni podobnej do C.

• Orientacja obiektowa.
  Programy Java są zbudowane wokół obiektów i ich interakcji, co pozwala w pełni wykorzystać możliwości OOP.

• Ruchliwość.
  Dzięki zastosowaniu interpretera, wirtualnej maszyny Java, programy można przenosić na różne platformy i urządzenia.

• Niezależność platformy
  Program napisany w języku Java dla jednej platformy jest kompilowany do pośredniego kodu bajtowego, który może działać na innych platformach dzięki interpretacji przez JVM dla każdej platformy.

• Zaawansowana wielowątkowość.
  Funkcje Java pozwalają kontrolować wykonywanie wielu wątków, umożliwiając tworzenie aplikacji wielowątkowych.

• Bezpieczeństwo.
  Dzięki wbudowanej w JVM weryfikacji kodu bajtowego, brakowi w Javie ręcznego zarządzania pamięcią, wykrywaniu przepełnienia stosu oraz obecności różnych API pozwalających kontrolować bezpieczeństwo, można w tym języku tworzyć naprawdę bezpieczne aplikacje.

• Tolerancja błędów.
  Mechanizm wyjątków, zarówno podczas kompilacji, jak i podczas bezpośredniego wykonywania, zwiększa odporność programów na błędy i zmniejsza liczbę błędów.

• Interpretowalność.
  Interpreter Java może wykonywać kody bajtowe Java na dowolnej maszynie wyposażonej w JVM i JRE.

• Dystrybucja.
  Java posiada narzędzia do tworzenia aplikacji rozproszonych.

• Wydajność.
  Zastosowanie kompilatora JIT (Just-in-time) zapewnia szybkie działanie aplikacji, porównywalne z szybkością języków C i C++.

Sekwencję kroków wyraźnie pokazuje poniższy schemat blokowy:

Instalowanie Java na komputerze

Jak już się przekonaliśmy, gdy uczymy się Javy od podstaw, pierwszym krokiem jest instalacja pakietu JDK . Aby to zrobić, musisz wykonać kilka prostych operacji:

1. Przejdź do witryny internetowej Oracle .
2. Wybierz i pobierz plik instalacyjny w zależności od systemu operacyjnego.
3. Zakończ instalację zgodnie z instrukcjami instalatora.
4. Ustaw zmienną środowiskową, jeśli używasz systemu Windows.

Tutaj na przykład znajduje się opis instalacji JDK i zmiennych środowiskowych dla systemu operacyjnego Windows.

Podstawowe definicje

Jeśli dopiero zaczynasz naukę języka Java, z pewnością spotkasz się z następującymi określeniami: JVM (Java Virtual Machine) – wirtualna maszyna Java. Jest to moduł oprogramowania specyficzny dla platformy, który służy do interpretacji źródłowego kodu bajtowego na kod maszynowy i jego wykonywania. JRE (Java Runtime Environment) – środowisko wykonawcze Java. Zawiera specyficzną dla platformy implementację JVM i zestaw bibliotek potrzebnych do uruchamiania programów Java. JDK (Java Development Kit) to zestaw narzędzi programistycznych niezbędnych do pisania programów w języku Java. Zawiera kompilator, JRE, zestaw standardowych bibliotek Java, dokumentację i różne narzędzia. Kod źródłowy to plik tekstowy w języku Java z rozszerzeniem .java Kod bajtowy to niezależny od maszyny kod niskiego poziomu, będący zestawem instrukcji dla maszyny JVM. Kod maszynowy to zestaw instrukcji maszynowych w formacie binarnym, które są bezpośrednio wykonywane przez procesor. Kompilacja to konwersja kodu źródłowego na kod bajtowy. Interpretacja - konwersja kodu bajtowego na kod maszynowy. Platforma to środowisko sprzętowe i programowe, w którym uruchamiane są programy i aplikacje. Najpopularniejsze platformy to Microsoft Windows, Linux, Solaris OS i Mac OS. Ten diagram pomoże Ci lepiej zrozumieć koncepcje JVM, JRE i JDK:

Cykl życia programu

Cykl życia programu Java rozpoczyna się od napisania kodu źródłowego w formacie tekstowym. Zwykle wykorzystywane są do tego specjalne środowiska programistyczne - Integrated Development Environment (IDE) , ale proste programy można także pisać w edytorze tekstu, nawet w Notatniku, który jest dostarczany z dowolną wersją systemu operacyjnego Windows. Kod źródłowy należy zapisać w pliku z rozszerzeniem .java. Przykładowy program HelloWorld.java:

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

Przed wykonaniem tego kodu źródłowego należy go skompilować do kodu bajtowego za pomocą kompilatora. Kompilator to narzędzie będące częścią pakietu JDK. W wyniku jego pracy otrzymamy plik z rozszerzeniem .class. Zawiera kod bajtowy - instrukcje dla JVM, których format przypomina język asemblera. Nasz program HelloWorld.java zostanie skompilowany do pliku HelloWorld.class. Platforma Java nie zapewnia narzędzi do edycji kodu bajtowego, ale nadal można go przeglądać. Aby zobaczyć, jaki jest kod bajtowy programu Java, możesz użyć narzędzia deasemblera javap, które jest zawarte w pakiecie JDK. Witaj świecie. klasa będzie zawierać kod bajtowy taki jak ten:

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
}

Nasz program jest teraz przechowywany w postaci skompilowanej w pliku HelloWorld.class. Aby uruchomić go na dowolnej platformie, musisz mieć zainstalowane środowisko JRE. Przenośność programów Java na dowolną platformę jest zapewniona dzięki zastosowaniu JVM. Wykonanie programu to wykonanie kodu bajtowego przez wirtualną maszynę Java. Programy są wykonywane przez narzędzie Java, które wymaga podania nazwy skompilowanego pliku. Wykonanie następuje w następującej kolejności:

1. JVM działa w pamięci RAM komputera. Zasadniczo jest to program używany do wykonywania napisanych przez nas programów w języku Java.
2. Używając początkowego modułu ładującego klasy, JVM ładuje i inicjuje naszą klasę w pamięci komputera. W naszym przykładzie jest to klasa HelloWorld.
3. Następnie w naszej klasie JVM szuka pliku public static void main(String[]).
4. Kod metody jest wykonywany main. Jeśli jest to konieczne do wykonania programu, ładowane i inicjowane są inne klasy.
5. Po wykonaniu kodu następuje czyszczenie pamięci i zamykanie programu JVM.

Wykonując wszystkie te czynności, JVM interpretuje (konwertuje) kod bajtowy na instrukcję maszynową dla procesora, biorąc pod uwagę system operacyjny, w którym jest wykonywany. Cykl życia programu Java można schematycznie przedstawić w następujący sposób:

Wybór i instalacja środowiska programistycznego

Aby szybko i efektywnie programować w Javie, potrzebne jest środowisko programistyczne – aplikacja do pisania programów w Javie. Najpopularniejsze IDE wśród programistów Java to:

• POMYSŁ IntelliJ
• Zaćmienie
• NetBeans

Jak wynika z badania popularności narzędzi programistycznych Java przygotowanego przez RebelLabs, w 2017 roku liderem został IntelliJ IDEA , drugie miejsce zajął Eclipse, a trzecie NetBeans ze znaczną stratą do pary liderów. Udział pozostałych IDE jest niewielki i nie przekracza 3% całkowitego wolumenu. Dobry przegląd porównawczy tych IDE można znaleźć tutaj . Dla początkujących wystarczy instalacja IntelliJ IDEA Community Edition. Po pierwsze, zyskasz wszystkie zalety nowoczesnego IDE, takie jak: podpowiedzi, sprawdzanie kodu, możliwość debugowania kodu, wygodną integrację z bazami danych, serwerami oraz wsparcie dla wielu narzędzi i technologii programistycznych. Po drugie, zrobisz pierwszy krok w kierunku opanowania narzędzia rozwoju zawodowego, z którego korzysta większość programistów. Instrukcje dotyczące instalacji IntelliJ IDEA znajdują się na początku trzeciego poziomu szkolenia online JavaRush .

Wniosek

Kiedy sami uczymy się Javy, okazuje się to łatwiejsze w praktyce niż w teorii. Do tego wystarczy wiedza na poziomie użytkownika komputera osobistego. Aby skutecznie rozpocząć naukę języka Java, wykonaj kilka prostych kroków:

1. Zainstaluj Javę na swoim komputerze
2. Naucz się podstawowych pojęć
3. Skonfiguruj środowisko programistyczne
4. Napisz i uruchom swój pierwszy program.