Язык программирования Java

федеральное агенство по образованию. гоу впо «уральский федеральный университет  ИМЕНИ первого президента россии Б. Н. Ельцина» кафедра «интеллектуальные информационные технологии» дисциплина  «Языки программирования»

Реферат на тему:

«Язык программирования Java»

 

Исполнители:

Крисанов Антон  Алексеевич

Семенов Артем  Викторович

 

Руководитель:

Мокрушин Андрей Анатольевич

 

 

Екатеринбург  2010

 

 

Содержание:

Введение 3

История создания языка Java 6

Основные особенности языка Java 7

Сравнение Java и C++. 13

Список литературы 30

 

Введение

Казалось бы, на сегодняшний день изобретены уже  все языки программирования, какие  только можно придумать. Но нет - появился еще один, с названием Java. Этот язык сумел получить весьма заметную известность  за последние несколько лет, так как он ориентирован на самую популярную компьютерную среду - сеть Internet и серверы Web.

Персональные  компьютеры сделали информационные технологии частью массовой культуры. Тем не менее, уже довольно длительная история развития персональных компьютеров не знала ничего, подобного феномену Java. Что изменилось в мире в последние годы, почему этот феномен стал возможен?

Изменился Интернет. Он стал доступен миллионам людей, далеких  от технических проблем. Число пользователей  Интернет по порядку величины уже не отличается от числа пользователей персональных компьютеров и продолжает взрывообразно расти. Одновременно Интернет обеспечил такую скорость распространения новинок информационных технологий, которую не могли и никогда не смогут дать традиционные каналы сбыта. Время спрессовалось. В Интернет, опоздав буквально на день, компьютерная компания, даже крупная, рискует серьезно ослабить свои позиции сразу во всем мире.

Язык Java произошел  от языка программирования Oak (а не от C++, как думают многие). Oak был приспособлен для работы в Internet и затем переименован в Java.

Синтаксис Java близок к синтаксису языка C++. Унаследовав  самое лучшее от языка программирования C++, язык Java при этом избавился от некоторых недостатков C++, в результате чего на нем стало проще программировать. В этом языке нет, например, указателей, которые сложны в использовании и потенциально могут послужить причиной доступа программы к не принадлежащей ей области памяти. Нет множественного наследования и шаблонов, хотя функциональные возможности языка Java от этого не пострадали.

Огромное преимущество Java заключается в том, что на этом языке можно создавать приложения, способные работать на различных  платформах. К сети Internet подключены компьютеры самых разных типов - Pentium PC, Macintosh, рабочие станции Sun и так далее. Даже в рамках компьютеров, созданных на базе процессоров Intel, существует несколько платформ, например, Microsoft Windows версии 3.1, Windows 95, Windows NT, OS/2, Solaris, различные разновидности операционной системы UNIX с графической оболочкой X­Windows. Между тем, создавая сервер Web в сети Internet, хотелось бы, чтобы им могло пользоваться как можно большее число людей. В этом случае выручают приложения Java, предназначенные для работы на различных платформах и не зависящие от конкретного типа процессора и операционной системы.

Программы, составленные на языке программирования Java, можно  разделить по своему назначению на две большие группы.

К первой группе относятся приложения Java, предназначенные для автономной работы под управлением специальной интерпретирующей машины Java. Реализации этой машины созданы для всех основных компьютерных платформ.

Вторая группа - это так называемые аплеты (applets). Аплеты представляют собой разновидность  приложений Java, которые интерпретируются виртуальной машиной Java, встроенной практически во все современные браузеры.

Приложения, относящиеся  к первой группе (будем называть их просто приложениями Java), - это обычные  автономные программы. Так как они  не содержат машинного кода и работают под управлением специального интерпретатора, их производительность заметно ниже, чем у обычных программ, составленных, например, на языке программирования C++. Однако не следует забывать, что программы Java без перетрансляции способны работать на любой платформе, что само по себе имеет большое значение в плане разработок для Internet.

Аплеты Java встраиваются в документы HTML, хранящиеся на сервере Web. С помощью апплетов можно сделать страницы сервера Web динамичными и интерактивными. Аплеты позволяют выполнять сложную локальную обработку данных, полученных от сервера Web или введенных пользователем с клавиатуры. Из соображений безопасности аплеты (в отличие от обычных приложений Java) не имеют никакого доступа к файловой системе локального компьютера. Все данные для обработки они могут получить только от сервера Web. Более сложную обработку данных можно выполнять, организовав взаимодействие между апплетами и расширениями сервера Web - приложениями CGI и ISAPI.

Для повышения  производительности приложений Java в современных браузерах используется компиляция "на лету"- Just-In-Time compilation (JIT). При первой загрузке апплета его код транслируется в обычную исполнимую программу, которая сохраняется на диске и запускается. В результате общая скорость выполнения апплета Java увеличивается в несколько раз.

Язык Java является объектно-ориентированным  и поставляется с достаточно объемной библиотекой классов. Так же как  и библиотеки классов систем разработки приложений на языке C++, библиотеки классов Java значительно упрощают разработку приложений, представляя в распоряжение программиста мощные средства решения распространенных задач. Поэтому программист может больше внимания уделить решению прикладных задач, а не таких, как, например, организация динамических массивов, взаимодействие с операционной системой или реализация элементов пользовательского интерфейса.

 

История создания языка Java

Рождению языка Java предшествовала довольно интересная история. В 1990 году разработчик ПО компании Sun Microsystems Патрик Нотон (Patrick Naughton) понял, что ему надоело поддерживать сотни различных интерфейсов программ, используемых в компании, и сообщил исполнительному директору Sun Microsystems и своему другу Скотту МакНили (Scott McNealy) о своем намерении перейти работать в компанию NeXT. МакНили, в свою очередь, попросил Нотона составить список причин своего недовольства и выдвинуть такое решение проблем, как если бы он был Богом и мог исполнить все, что угодно.

Нотон, хотя и не рассчитывал  на то, что кто-то обратит внимание на его письмо, все же изложил свои претензии, беспощадно раскритиковав недостатки Sun Microsystems, в частности, разрабатываемую в тот момент архитектуру ПО NeWS. К удивлению Нотона, его письмо возымело успех: оно было разослано всем ведущим инженерам Sun Microsystems, которые не замедлили откликнуться и высказать горячую поддержку своему коллеге и одобрение его взглядов на ситуацию в Sun Microsystems. Обращение вызвало одобрение и у высшего руководства компании, а именно, у Билла Джоя (Bill Joy), основателя Sun Microsystems, и Джеймса Гослинга (James Gosling), начальника Нотона.

В тот день, когда Нотон  должен был уйти из компании, было принято  решение о создании команды ведущих  разработчиков с тем, чтобы они  делали что угодно, но создали нечто необыкновенное. Команда из шести человек приступила к разработке нового объектно-ориентированного языка программирования, который был назван Oak (дуб), в честь дерева, росшего под окном Гослинга. Впоследствии Oak был переименован в Java и стал использоваться для написания апплетов, приложений и серверного программного обеспечения.

 

 

Основные  особенности языка

Программы на Java транслируются в байт-код, выполняемый виртуальной машиной Java (JVM) — программой, обрабатывающей байтовый код и передающей инструкции оборудованию как интерпретатор, но с тем отличием, что байтовый код, в отличие от текста, обрабатывается значительно быстрее.

Достоинство подобного способа  выполнения программ — в полной независимости байт-кода от операционной системы и оборудования, что позволяет выполнять Java-приложения на любом устройстве, для которого существует соответствующая виртуальная машина. Другой важной особенностью технологии Java является гибкая система безопасности благодаря тому, что исполнение программы полностью контролируется виртуальной машиной. Любые операции, которые превышают установленные полномочия программы (например, попытка несанкционированного доступа к данным или соединения с другим компьютером) вызывают немедленное прерывание.

Часто к недостаткам концепции виртуальной машины относят то, что исполнение байт-кода виртуальной машиной может снижать производительность программ и алгоритмов, реализованных на языке Java. Данное утверждение было справедливо для первых версий виртуальной машины Java, однако в последнее время оно практически потеряло актуальность. Этому способствовал ряд усовершенствований:

• применение технологии трансляции байт-кода в машинный код непосредственно во время работы программы (JIT-технология) с возможностью сохранения версий класса в машинном коде;
• широкое использование платформенно-ориентированного кода (native-код) в стандартных библиотеках;
• аппаратные средства, обеспечивающие ускоренную обработку байт-кода (например, технология Jazelle, поддерживаемая некоторыми процессорами фирмы ARM).

По данным сайта shootout.alioth.debian.org, для семи разных задач время выполнения на Java составляет в среднем в полтора-два раза больше, чем для C/C++, в некоторых случаях Java быстрее, а в отдельных случаях в 7 раз медленнее. С другой стороны, для большинства из них потребление памяти Java-машиной было в 10-30 раз больше, чем программой на C/C++.

Идеи, заложенные в концепцию и различные реализации среды виртуальной машины Java, вдохновили множество энтузиастов на расширение перечня языков, которые могли бы быть использованы для создания программ, исполняемых на виртуальной машине. Эти идеи нашли также выражение в спецификации общеязыковой инфраструктуры CLI, заложенной в основу платформы .NET компанией Microsoft.

Основные  возможности

• расширенные возможности обработки исключительных ситуаций;
• богатый набор средств фильтрации ввода/вывода;
• встроенные простые классы, такие как массив, список, стек и т. п.;
• наличие простых средств создания сетевых приложений (в т.ч. используя протокол RMI);
• наличие классов, позволяющих создавать http-запросы и ответы;
• встроенные в язык средства создания многопоточных приложений;
• унифицированный доступ к базам данных на основе JDBC и SQLJ.

 

Апплет 

Апплет — это программа, написанная на языке Java, предназначенная для работы в веб-браузере в виде включения в веб-страницу.

Любой апплет должен корректно  работать в любом браузере и на любой аппаратной платформе, где  присутствует виртуальная Java-машина. Причём в отличие от обычного приложения на Java, апплет работает в так называемой «песочнице» (sandbox), которая ограничивает доступ апплета к компьютеру пользователя, для предотвращения злонамеренных действий.

Апплет — это небольшая  программа, динамически загружаемая  по сети — точно так же, как  картинка, звуковой файл или элемент мультипликации. Главная особенность апплетов заключается в том, что они являются настоящими программами, а не очередным форматом файлов для хранения мультфильмов или какой-либо другой информации. Апплет не просто проигрывает один и тот же сценарий, а реагирует на действия пользователя и может динамически менять свое поведение.

 

Байт-код 

Байт-код или байткод (англ. byte-code), иногда также используется термин псевдокод — машинно-независимый код низкого уровня, генерируемый компилятором и исполняемый виртуальной машиной. Большинство инструкций байт-кода эквивалентны одной или нескольким командам ассемблера. Компиляция в байт-код занимает промежуточное положение между компиляцией в машинный код и интерпретацией.

 

Виртуальная машина

Виртуальной машиной (англ. virtual machine) называют программную или аппаратную среду, исполняющую некоторый код (например, байт-код, шитый код, p-code или машинный код реального процессора), или спецификацию такой системы.

Зачастую виртуальная  машина эмулирует работу реального компьютера. На виртуальную машину, так же как и на реальный компьютер можно инсталлировать операционную систему, у виртуальной машины так же есть BIOS, оперативная память, жёсткий диск (выделенное место на жёстком диске реального компьютера), могут эмулироватся периферийные устройства. На одном компьютере может функционировать несколько виртуальных машин.

Виртуальные машины могут использоваться:

• для защиты информации и ограничения возможностей процессов
• для исследования производительности ПО или новой компьютерной архитектуры
• для эмуляции различных архитектур (например, эмулятор игровой приставки)
• с целью оптимизации использования ресурсов мощных компьютеров
• вредоносным кодом для управления инфицированной системой: вирус PMBS, обнаруженный в 1993 году, а также руткит SubVirt, созданный в 2006 году Microsoft Research, создавали виртуальную систему, которой ограничивался пользователь и все защитные программы (антивирусы и прочие)