Por onde começar a aprender Java

Linguagem Java

Java não é apenas uma linguagem de programação, mas uma plataforma de software completa com amplos recursos. Os principais componentes desta plataforma são:

• Ferramentas básicas para escrever e executar programas Java.
• Bibliotecas e classes são o núcleo da linguagem. Eles fornecem funcionalidades básicas de programação Java: tratamento de exceções, multithreading, coleções, registro, reflexão, segurança, rede, XML, serialização, expressões regulares.
• Ferramentas para implantar e iniciar aplicativos automaticamente.
• Ferramentas para criação de frontend (GUI, interface de usuário). Estas são classes das bibliotecas JavaFX, Swing e Java2D.
• Bibliotecas para trabalhar com bancos de dados remotamente pela rede, como JDBC, JNDI, RMI e Java RMI-IIOP.

Se você quiser saber mais sobre classes e ferramentas Java, leia a documentação do Oracle – está tudo lá. A primeira versão do Java JDK 1.0 incluía “apenas” algumas centenas de classes. Mas agora o seu número aumentou para vários milhares. Ao longo da vida da linguagem, os autores fizeram um grande número de alterações que aumentam sua segurança, funcionalidade e portabilidade. Graças ao constante aprimoramento e suporte da linguagem por seus desenvolvedores, Java sempre acompanhou o desenvolvimento das tecnologias de TI. Portanto, agora temos diante de nós uma linguagem moderna, cujas principais características são:

• Baixa barreira de entrada.
  Java é mais fácil de aprender do que a maioria das linguagens com sintaxe semelhante à C.

• Orientação a objetos.
  Os programas Java são construídos em torno de objetos e suas interações, o que permite aproveitar ao máximo a POO.

• Portabilidade.
  Através do uso de um interpretador, a máquina virtual Java, os programas são portáveis ​​para diversas plataformas e dispositivos.

• Independência de plataforma
  Um programa escrito em Java para uma plataforma é compilado em bytecode intermediário que pode ser executado em outras plataformas graças à interpretação da JVM para cada plataforma.

• Multithreading avançado.
  Os recursos Java permitem controlar a execução de vários threads, permitindo criar aplicativos multithread.

• Segurança.
  Graças à verificação de bytecode incorporada à JVM, à falta de gerenciamento manual de memória do Java, à detecção de estouro de pilha e à presença de várias APIs que permitem controlar a segurança, você pode criar aplicativos verdadeiramente seguros nesta linguagem.

• Tolerância ao erro.
  O mecanismo de exceção, tanto durante a compilação quanto durante a execução direta, aumenta a tolerância a falhas dos programas e reduz o número de erros.

• Interpretabilidade.
  O interpretador Java pode executar bytecodes Java em qualquer máquina que possua JVM e JRE.

• Distribuição.
  Java possui ferramentas para criar aplicativos distribuídos.

• Desempenho.
  O uso de um compilador JIT (Just-in-time) garante a operação do aplicativo em alta velocidade, comparável em velocidade às linguagens C e C++.

A sequência de etapas é claramente demonstrada por este fluxograma:

Instalando Java em seu computador

Como já descobrimos, quando aprendemos Java do zero, o primeiro passo é instalar o JDK . Para fazer isso, você precisará realizar algumas operações simples:

1. Acesse o site da Oracle .
2. Selecione e baixe o arquivo de instalação dependendo do seu sistema operacional.
3. Conclua a instalação seguindo as instruções do instalador.
4. Defina a variável de ambiente se estiver usando o Windows.

Aqui, por exemplo, está uma descrição da instalação do JDK e das variáveis ​​de ambiente para o sistema operacional Windows.

Definições básicas

Se você acabou de começar a aprender Java, certamente se deparará com os seguintes termos: JVM (Java Virtual Machine) – Máquina virtual Java. É um módulo de software específico da plataforma que serve para interpretar o bytecode fonte em código de máquina e executá-lo. JRE (Java Runtime Environment) - Ambiente de execução Java. Inclui uma implementação JVM específica da plataforma e um conjunto de bibliotecas necessárias para executar programas Java. JDK (Java Development Kit) é um conjunto de ferramentas de desenvolvedor necessárias para escrever programas em Java. Inclui um compilador, JRE, um conjunto de bibliotecas Java padrão, documentação e vários utilitários. O código-fonte é um arquivo de texto em Java com a extensão .java.Bytecode é um código de baixo nível independente da máquina que é um conjunto de instruções para a JVM. O código de máquina é um conjunto de instruções de máquina em formato binário que são executadas diretamente pelo processador. Compilação é a conversão do código-fonte em bytecode. Interpretação - conversão de bytecode em código de máquina. Plataforma é o ambiente de hardware e software no qual programas e aplicativos são executados. As plataformas mais populares são Microsoft Windows, Linux, Solaris OS e Mac OS. Este diagrama ajudará você a entender melhor os conceitos de JVM, JRE e JDK:

Ciclo de vida do programa

O ciclo de vida de um programa Java começa com a escrita do código-fonte em formato de texto. Normalmente, ambientes de desenvolvimento especiais são usados ​​​​para isso - Ambiente de Desenvolvimento Integrado (IDE) , mas programas simples também podem ser digitados em um editor de texto, até mesmo o Bloco de Notas, que acompanha qualquer edição do sistema operacional Windows. O código-fonte deve ser salvo em um arquivo com extensão .java. Exemplo de programa HelloWorld.java:

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

Antes de executar este código-fonte, ele deve ser compilado em bytecode usando um compilador. O compilador é um utilitário que faz parte do JDK. Como resultado do seu trabalho, receberemos um arquivo com a extensão .class. Ele contém bytecode - instruções para a JVM, cujo formato se assemelha à linguagem assembly. Nosso programa HelloWorld.java será compilado em um arquivo HelloWorld.class. A plataforma Java não fornece ferramentas para edição de bytecode, mas você ainda pode visualizá-lo. Para ver qual é o bytecode de um programa Java, você pode usar o utilitário javap disassembler, que está incluído no JDK. Olá Mundo. classe conterá bytecode como este:

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
}

Nosso programa agora está armazenado em formato compilado no arquivo HelloWorld.class. Para executá-lo em qualquer plataforma, é necessário ter o JRE instalado. A portabilidade dos programas Java para qualquer plataforma é garantida através do uso da JVM. A execução do programa é a execução do bytecode pela máquina virtual Java. Os programas são executados pelo utilitário java, que exige que você especifique o nome do arquivo compilado. A execução ocorre na seguinte sequência:

1. A JVM é executada na RAM do computador. Essencialmente, este é um programa usado para executar programas Java que escrevemos.
2. Usando o carregador de classes inicial, a JVM carrega e inicializa nossa classe na memória do computador. No nosso exemplo, esta é a classe HelloWorld.
3. A seguir, em nossa classe, a JVM procura o arquivo public static void main(String[]).
4. O código do método é executado main. Se isso for necessário para a execução do programa, outras classes são carregadas e inicializadas.
5. Após a execução do código, a coleta de lixo é realizada - a memória é limpa e o programa JVM é fechado.

Ao realizar todas essas ações, a JVM interpreta (converte) o bytecode em uma instrução de máquina para o processador, levando em consideração o sistema operacional no qual é executado. O ciclo de vida de um programa Java pode ser representado esquematicamente da seguinte forma:

Selecionando e instalando um ambiente de desenvolvimento

Para programar em Java de forma rápida e eficiente, você precisa de um ambiente de desenvolvimento – um aplicativo para escrever programas Java. Os IDEs mais populares entre os desenvolvedores Java são:

• IDEIA do IntelliJ
• Eclipse
• NetBeans

De acordo com uma pesquisa sobre a popularidade das ferramentas de desenvolvimento Java preparada pela RebelLabs, em 2017 o IntelliJ IDEA se tornou o líder , o Eclipse ficou em segundo lugar e o NetBeans ficou em terceiro lugar, com uma defasagem significativa em relação ao par de líderes. A participação dos demais IDEs é pequena e não ultrapassa 3% do volume total. Uma boa análise comparativa desses IDEs pode ser encontrada aqui . Para iniciantes, basta instalar o IntelliJ IDEA Community Edition. Em primeiro lugar, você obterá todas as vantagens de um IDE moderno, como: dicas, verificação de código, capacidade de depurar código, integração conveniente com bancos de dados, servidores e suporte para diversas ferramentas e tecnologias de desenvolvimento. Em segundo lugar, você dará o primeiro passo para dominar a ferramenta de desenvolvimento profissional usada pela maioria dos desenvolvedores. As instruções para instalar o IntelliJ IDEA são fornecidas no início do terceiro nível do curso de treinamento online JavaRush .

Conclusão

Quando aprendemos Java por conta própria, é mais fácil na prática do que na teoria. Para isso, o conhecimento do nível de usuário de computador pessoal é suficiente. Para começar a aprender Java de maneira eficaz, siga algumas etapas simples:

1. Instale o Java no seu computador
2. Aprenda os conceitos básicos
3. Configure seu ambiente de desenvolvimento
4. Escreva e execute seu primeiro programa.