Bắt đầu học Java từ đâu

ngôn ngữ Java

Java không chỉ là ngôn ngữ lập trình mà còn là toàn bộ nền tảng phần mềm với nhiều khả năng mở rộng. Các thành phần chính của nền tảng này là:

• Các công cụ cơ bản để viết và chạy các chương trình Java.
• Thư viện và lớp học là cốt lõi của ngôn ngữ. Chúng cung cấp chức năng lập trình Java cốt lõi: xử lý ngoại lệ, đa luồng, bộ sưu tập, ghi nhật ký, phản ánh, bảo mật, kết nối mạng, XML, tuần tự hóa, biểu thức chính quy.
• Công cụ triển khai và tự động khởi chạy ứng dụng.
• Công cụ tạo giao diện người dùng (GUI, giao diện người dùng). Đây là các lớp của thư viện JavaFX, Swing và Java2D.
• Các thư viện để làm việc với cơ sở dữ liệu từ xa qua mạng, chẳng hạn như JDBC, JNDI, RMI và Java RMI-IIOP.

Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về các lớp và công cụ Java, hãy đọc tài liệu của Oracle - tất cả đều có ở đó. Phiên bản đầu tiên của Java JDK 1.0 “chỉ” bao gồm vài trăm lớp. Nhưng bây giờ số lượng của họ đã tăng lên vài nghìn. Trong suốt vòng đời của ngôn ngữ, các tác giả đã thực hiện một số lượng lớn các thay đổi nhằm tăng cường tính bảo mật, chức năng và tính di động của nó. Nhờ sự cải tiến và hỗ trợ không ngừng về ngôn ngữ của các nhà phát triển, Java luôn theo kịp sự phát triển của công nghệ CNTT. Vì vậy, bây giờ chúng ta có trước mắt một ngôn ngữ hiện đại, các đặc điểm chính của nó là:

• Rào cản gia nhập thấp.
  Java dễ học hơn hầu hết các ngôn ngữ có cú pháp giống C.

• Định hướng đối tượng.
  Các chương trình Java được xây dựng xung quanh các đối tượng và sự tương tác của chúng, cho phép bạn tận dụng tối đa OOP.

• Tính di động.
  Thông qua việc sử dụng trình thông dịch, máy ảo Java, các chương trình có thể được di chuyển sang nhiều nền tảng và thiết bị khác nhau.

• Độc lập nền tảng
  Một chương trình viết bằng Java cho một nền tảng được biên dịch thành mã byte trung gian có thể chạy trên các nền tảng khác nhờ vào sự diễn giải của JVM cho mỗi nền tảng.

• Đa luồng nâng cao.
  Các tính năng của Java cho phép bạn kiểm soát việc thực thi nhiều luồng, cho phép bạn tạo các ứng dụng đa luồng.

• Sự an toàn.
  Nhờ xác minh mã byte được tích hợp trong JVM, Java không có khả năng quản lý bộ nhớ thủ công, phát hiện tràn ngăn xếp và sự hiện diện của nhiều API khác nhau cho phép bạn kiểm soát bảo mật, bạn có thể tạo các ứng dụng thực sự an toàn bằng ngôn ngữ này.

• Khả năng chịu lỗi.
  Cơ chế ngoại lệ, cả trong quá trình biên dịch và thực thi trực tiếp, làm tăng khả năng chịu lỗi của chương trình và giảm số lượng lỗi.

• Khả năng giải thích.
  Trình thông dịch Java có thể thực thi mã byte Java trên bất kỳ máy nào có JVM và JRE.

• Phân bổ.
  Java có các công cụ để tạo các ứng dụng phân tán.

• Hiệu suất.
  Việc sử dụng trình biên dịch JIT (Just-in-time) đảm bảo ứng dụng hoạt động ở tốc độ cao, có tốc độ tương đương với ngôn ngữ C và C++.

Trình tự các bước được thể hiện rõ ràng bằng sơ đồ này:

Cài đặt Java trên máy tính của bạn

Như chúng ta đã tìm ra, khi học Java từ đầu, bước đầu tiên là cài đặt JDK . Để làm điều này, bạn sẽ cần thực hiện một số thao tác đơn giản:

1. Tới trang web của Oracle .
2. Chọn và tải xuống tệp cài đặt tùy thuộc vào hệ điều hành của bạn.
3. Hoàn tất cài đặt theo hướng dẫn của trình cài đặt.
4. Đặt biến môi trường nếu bạn đang sử dụng Windows.

Ví dụ, đây là mô tả về các biến môi trường và cài đặt JDK cho hệ điều hành Windows.

Định nghĩa cơ bản

Nếu mới bắt đầu học Java chắc chắn bạn sẽ gặp những thuật ngữ sau: JVM (Java Virtual Machine) – Máy ảo Java. Nó là một mô-đun phần mềm dành riêng cho nền tảng, dùng để diễn giải mã byte nguồn thành mã máy và thực thi nó. JRE (Môi trường chạy thi hành Java) - Môi trường thời gian chạy Java. Bao gồm việc triển khai JVM dành riêng cho nền tảng và một bộ thư viện cần thiết để chạy các chương trình Java. JDK (Bộ công cụ phát triển Java) là một bộ công cụ dành cho nhà phát triển cần thiết để viết chương trình bằng Java. Bao gồm một trình biên dịch, JRE, một bộ thư viện Java tiêu chuẩn, tài liệu và các tiện ích khác nhau. Mã nguồn là một tệp văn bản bằng Java có phần mở rộng .java. Mã byte là mã cấp thấp độc lập với máy và là một tập hợp các hướng dẫn cho JVM. Mã máy là một tập hợp các lệnh máy ở định dạng nhị phân được bộ xử lý thực thi trực tiếp. Biên dịch là việc chuyển đổi mã nguồn thành mã byte. Giải thích - chuyển đổi mã byte thành mã máy. Nền tảng là môi trường phần cứng và phần mềm trong đó các chương trình và ứng dụng được thực thi. Các nền tảng phổ biến nhất là Microsoft Windows, Linux, Solaris OS và Mac OS. Sơ đồ này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về các khái niệm về JVM, JRE và JDK:

Vòng đời chương trình

Vòng đời của một chương trình Java bắt đầu bằng việc viết mã nguồn ở định dạng văn bản. Thông thường, các môi trường phát triển đặc biệt được sử dụng cho việc này - Môi trường phát triển tích hợp (IDE) , nhưng các chương trình đơn giản cũng có thể được nhập vào trình soạn thảo văn bản, thậm chí là Notepad, đi kèm với bất kỳ phiên bản hệ điều hành Windows nào. Mã nguồn phải được lưu vào một tệp có phần mở rộng .java. Chương trình ví dụ HelloWorld.java:

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

Trước khi thực thi mã nguồn này, nó phải được biên dịch thành mã byte bằng trình biên dịch. Trình biên dịch là một tiện ích là một phần của JDK. Do hoạt động của nó, chúng tôi sẽ nhận được một tệp có phần mở rộng .class. Nó chứa mã byte - hướng dẫn cho JVM, định dạng giống với ngôn ngữ hợp ngữ. Chương trình HelloWorld.java của chúng ta sẽ được biên dịch thành tệp HelloWorld.class. Nền tảng Java không cung cấp công cụ để chỉnh sửa mã byte nhưng bạn vẫn có thể xem nó. Để xem mã byte của chương trình Java là gì, bạn có thể sử dụng tiện ích trình dịch ngược javap, có trong JDK. Chào thế giới. lớp sẽ chứa mã byte như thế này:

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
}

Chương trình của chúng ta hiện được lưu trữ ở dạng biên dịch trong tệp HelloWorld.class. Để chạy nó trên mọi nền tảng, bạn cần cài đặt JRE. Khả năng di chuyển của các chương trình Java sang bất kỳ nền tảng nào được đảm bảo thông qua việc sử dụng JVM. Thực thi chương trình là việc thực thi mã byte bằng máy ảo Java. Các chương trình được thực thi bởi tiện ích java, tiện ích này yêu cầu bạn chỉ định tên của tệp đã biên dịch. Việc thực thi diễn ra theo trình tự sau:

1. JVM chạy trong RAM của máy tính. Về cơ bản, đây là chương trình được sử dụng để thực thi các chương trình Java mà chúng tôi đã viết.
2. Bằng cách sử dụng trình nạp lớp ban đầu, JVM sẽ tải và khởi tạo lớp của chúng ta trong bộ nhớ máy tính. Trong ví dụ của chúng tôi, đây là lớp HelloWorld.
3. Tiếp theo, trong lớp của chúng ta, JVM tìm kiếm tệp public static void main(String[]).
4. Mã phương thức được thực thi main. Nếu điều này là cần thiết để thực hiện chương trình thì các lớp khác sẽ được tải và khởi tạo.
5. Sau khi mã được thực thi, việc thu gom rác được thực hiện - bộ nhớ bị xóa và chương trình JVM bị đóng.

Khi thực hiện tất cả các hành động này, JVM sẽ diễn giải (chuyển đổi) mã byte thành lệnh máy cho bộ xử lý, có tính đến hệ điều hành mà nó được thực thi trên đó. Vòng đời của một chương trình Java có thể được biểu diễn dưới dạng sơ đồ như sau:

Lựa chọn và cài đặt môi trường phát triển

Để lập trình bằng Java nhanh chóng và hiệu quả, bạn cần có môi trường phát triển—một ứng dụng để viết chương trình Java. Các IDE phổ biến nhất trong số các nhà phát triển Java là:

• Ý tưởng IntelliJ
• nhật thực
• NetBean

Theo một cuộc khảo sát về mức độ phổ biến của các công cụ phát triển Java do RebelLabs chuẩn bị, năm 2017 IntelliJ IDEA đã trở thành người dẫn đầu , Eclipse chiếm vị trí thứ hai và NetBeans ở vị trí thứ ba với độ tụt hậu đáng kể so với cặp dẫn đầu. Thị phần của các IDE khác nhỏ và không vượt quá 3% tổng khối lượng. Bạn có thể tìm thấy đánh giá so sánh tốt về các IDE này tại đây . Đối với người mới bắt đầu, chỉ cần cài đặt IntelliJ IDEA Community Edition là đủ. Đầu tiên, bạn sẽ có được tất cả những ưu điểm của một IDE hiện đại như: gợi ý, kiểm tra mã, khả năng gỡ lỗi mã, tích hợp thuận tiện với cơ sở dữ liệu, máy chủ và hỗ trợ nhiều công cụ và công nghệ phát triển. Thứ hai, bạn sẽ thực hiện bước đầu tiên trong việc thành thạo công cụ phát triển chuyên nghiệp được hầu hết các nhà phát triển sử dụng. Hướng dẫn cài đặt IntelliJ IDEA được cung cấp ở đầu cấp độ thứ ba của khóa đào tạo trực tuyến JavaRush .

Phần kết luận

Khi chúng ta tự học Java, thực tế nó trở nên dễ dàng hơn so với lý thuyết. Để làm được điều này, kiến ​​thức ở cấp độ của một người sử dụng máy tính cá nhân là khá đủ. Để bắt đầu học Java một cách hiệu quả, hãy làm theo một số bước đơn giản:

1. Cài đặt Java trên máy tính của bạn
2. Tìm hiểu các khái niệm cơ bản
3. Thiết lập môi trường phát triển của bạn
4. Viết và chạy chương trình đầu tiên của bạn.