لغة جافا. مقدمة.

لفترة طويلة كان من الصعب تخيل ذلك مجلة الكمبيوتربدون مقال مخصص للغة جافا. حتى الصحف والمجلات الشهيرة مثل نيويورك تايمز وواشنطن بوست وبزنس ويك كتبت عنه.

من المستحيل أن نتذكر أن الإذاعة الوطنية العامة خصصت برنامجًا مدته عشر دقائق للغة برمجة. ما إذا كان هذا جيدًا أم سيئًا يعتمد على وجهة نظرك. واستثمار 100 مليون دولار في إنتاج برمجيات تم إنشاؤها باستخدام لغة برمجة معينة؟! تحدثت شركات التليفزيون CNN وCNBC ووسائل الإعلام الأخرى، وما زالت تتحدث، عن كيف يمكن للغة جافا أن تفعل ذلك.

ومع ذلك، فإن هذا الكتاب مخصص للمبرمجين الجادين، وبما أن Java هي لغة برمجة جادة، فلدينا الكثير لنغطيه. لذلك، لن نتعمق في تحليل الوعود الإعلانية ونحاول معرفة ما هو صحيح وما هو خيال. بدلاً من ذلك، سنصف لغة Java بشيء من التفصيل كلغة برمجة (بما في ذلك، بالطبع، الميزات التي تسمح باستخدامها للعمل على الإنترنت، والتي تسببت في الواقع في الكثير من الضجيج الإعلاني). بعد ذلك، سنحاول فصل الواقع عن الخيال من خلال شرح ما يمكن أن تفعله لغة Java بالفعل وما لا تستطيع فعله.

في البداية، بين الوعود الإعلانية و فرص حقيقيةكانت هناك هاوية في لغة جافا. ومع نضوجها، أصبحت التكنولوجيا أكثر استقرارًا وموثوقية، وانخفضت التوقعات إلى مستويات معقولة. يتم الآن استخدام لغة Java بشكل متزايد لإنشاء "برامج وسيطة" تدعم الاتصال بين العملاء وموارد الخادم (مثل قواعد البيانات).

على الرغم من أن هذه التطبيقات المهمة ليست مذهلة، إلا أن Java أثبتت هنا أنها أكثر فائدة نظرًا لاستقلاليتها الآلية، وتعدد الخيوط، وقدرات برمجة الشبكة. بالإضافة إلى ذلك، أخذت لغة جافا زمام المبادرة في مجال الأنظمة المدمجة، لتصبح المعيار الفعلي أجهزة محمولة، الأكشاك الافتراضية، على متن الطائرة أجهزة كمبيوتر السيارةوما إلى ذلك وهلم جرا. ومع ذلك، كانت المحاولات الأولى لإعادة كتابة البرامج المستخدمة على نطاق واسع في جافا حواسيب شخصيةلم تكن ناجحة - فقد تبين أن التطبيقات الناتجة منخفضة الطاقة وبطيئة. ومع ظهور الإصدار الجديد، تم حل بعض هذه المشكلات، ولكن لا يزال يتعين الاعتراف بأن المستخدمين، بشكل عام، لا يهتمون على الإطلاق باللغة التي تكتب بها البرامج التي يشترونها. نحن نعتقد أن الفوائد الرئيسية للغة Java ستأتي من إنشاء أنواع جديدة من الأجهزة والتطبيقات، وليس من إعادة كتابة البرامج الموجودة.

لغة جافا كأداة برمجة

باعتبارها لغة برمجة، أوفت Java بوعودها الإعلانية. مما لا شك فيه أن هذا هو واحد من أفضل اللغات، في متناول المبرمجين الجادين. تمتلك Java القدرة على أن تصبح لغة برمجة رائعة، ولكن ربما فات الأوان الآن. عندما يظهر لغة جديدةالبرمجة، تحدث على الفور مشكلة غير سارةتوافقه مع البرامج التي تم إنشاؤها مسبقًا. علاوة على ذلك، حتى لو كان من الممكن إجراء تغييرات على هذه البرامج دون التدخل في نصوصها، فمن الصعب على مبدعي اللغة التي تلقى ترحيبًا حارًا من قبل الجمهور، مثل جافا، أن يقولوا صراحة: "نعم، ربما نكون قد صنعنا خطأ في تطوير الإصدار X، ولكن الإصدار Y سيكون أفضل." ونتيجة لذلك، وفي انتظار المزيد من التحسينات، يجب أن نذكر أن بنية لغة جافا لن تتغير بشكل كبير في المستقبل القريب.

السؤال البديهي هو:" كيف قمت بتحسين لغة جافا؟"اتضح أن هذا لم يتم عن طريق تحسين لغة البرمجة نفسها، ولكن عن طريق التغيير الجذري لمكتبات البرامج المكتوبة بلغة جافا. لقد غيرت شركة صن مايكروسيستمز كل شيء: بدءًا من أسماء وظائف المكتبة الفردية (مما يجعلها ذات معنى أكثر) و طريقة عمل وحدات الرسومات (تغيير الطريقة التي تتعامل بها مع الأحداث وإعادة كتابة البرامج العاملة جزئيًا)، والانتهاء بإنشاء ميزات لغة جديدة، مثل مرافق الطباعة، التي لم تكن موجودة في Java 1.0، وكانت النتيجة برنامجًا أكثر فائدة منصة من جميع الإصدارات السابقة من لغة جافا.

أصدرت Microsoft منتجها الخاص المسمى J++ والمتعلق بلغة Java. يتم ترجمة لغة J++ بواسطة جهاز افتراضي متوافق مع Java Virtual Machine عند تنفيذ الكود الثانوي، لكن الواجهات ذات الكود الخارجي تختلف بشكل كبير بين هذه اللغات. تتمتع لغات J++ وJava بنفس البنية تقريبًا. ومع ذلك، قامت Microsoft بإنشاء بنيات لغة إضافية. جميعها ذات قيمة مشكوك فيها إلى حد ما، باستثناء الواجهة واجهة برمجة تطبيقات ويندوز. بالإضافة إلى أن هذه اللغات لها نفس التركيب، مكتباتها الرئيسية (السلاسل، الأدوات المساعدة، أدوات برمجة الشبكات، أدوات دعم تعدد الخيوط، مكتبات الرياضياتإلخ)، تتطابق أيضًا بشكل أساسي.

لكن مكتبات الرسومات, واجهة المستخدموالوصول إليها الكائنات البعيدةهذه اللغات مختلفة تماما. في الوقت الحالي، لم تعد Microsoft تدعم لغة J++، حيث قامت بتطوير لغة جديدة، C#، والتي لها العديد من أوجه التشابه مع Java، ولكنها تستخدم جهازًا افتراضيًا مختلفًا. لا يغطي هذا الكتاب لغة J++ أو لغة C#.

فوائد لغة جافا

1) من أهم مميزات لغة جافا الاستقلال عن المنصة التي يتم تنفيذ البرامج عليها: يمكن تشغيل نفس الكود تحت أنظمة التشغيل أنظمة ويندوز، وسولاريس، ولينكس، وماكنتوش، وما إلى ذلك.
يعد هذا ضروريًا حقًا عند تنزيل البرامج عبر الإنترنت لتنفيذها لاحقًا في ظل أنظمة تشغيل مختلفة.

2) ميزة أخرى هي أن يشبه بناء جملة لغة Java بناء جملة لغة C++ والمبرمجين أولئك الذين يعرفون اللغات C وC++، تعلمها سهل. صحيح بالنسبة للمبرمجين الذين يتحدثون اللغة البصرية الأساسية، قد يكون بناء الجملة هذا غير مألوف.

إذا لم يسبق لك البرمجة بلغة C++، فلن تكون بعض المصطلحات المستخدمة في هذا القسم واضحة لك. وفي هذه الحالة، يمكنك تخطيها. بحلول الوقت الذي تصل فيه إلى نهاية الفصل السادس، ستصبح هذه المصطلحات مألوفة لك.

3) جافا أيضًا - لغة موجهة للكائنات بالكامل، حتى أكثر من C++. جميع الكيانات في لغة جافا هي كائنات، باستثناء بعض الأنواع البدائية، مثل الأرقام. (نظرًا لأن البرمجة الموجهة للكائنات من السهل تطوير مشاريع معقدة، فقد حلت محل البرامج القديمة برمجة منظمة. إذا لم تكن على دراية بالبرمجة كائنية التوجه، فإن الفصول من 3 إلى 6 ستزودك بكل شيء معلومات ضروريةعنه.)

ومع ذلك، فإن تطوير لهجة أخرى محسنة قليلاً للغة C++ ليس كافيًا. والأهم من ذلك، أنه من الأسهل تطوير برامج خالية من الأخطاء في Java مقارنةً بـ C++. لماذا؟ قضى مطورو لغة Java وقتًا طويلاً يتساءلون عن سبب كون البرامج المكتوبة بلغة C++ عرضة للأخطاء. زودوا اللسان جافا يعني، مما يسمح لنا بإزالة إمكانية إنشاء برامج يتم فيها إخفاء الأخطاء الأكثر شيوعًا. للقيام بذلك، يتم ما يلي في لغة جافا.

4) يتم استبعاد إمكانية تخصيص الذاكرة وتحريرها بشكل صريح.
يتم تحرير الذاكرة في Java تلقائيًا باستخدام آلية جمع البيانات المهملة. يتم ضمان المبرمج ضد الأخطاء المتعلقة بالاستخدام غير السليم للذاكرة.

5) تم تقديم المصفوفات الحقيقية وتم حظر حساب المؤشر.
الآن لا يستطيع المبرمجون من حيث المبدأ مسح البيانات من الذاكرة بسبب الاستخدام غير الصحيح للمؤشرات.

6) تم القضاء على إمكانية الخلط بين عامل التخصيص وعامل مقارنة المساواة.
الآن لا يمكنك حتى تجميع عبارة if(ntries = 3). . . (قد لا يلاحظ مبرمجو Visual Basic أي مشكلة هنا على الإطلاق، حيث أن هذا الخطأ هو مصدر معظم الارتباك في C وC++).

7) يتم استبعاد الميراث المتعدد. لقد تم استبداله بمفهوم جديد - واجهة مستعارة من لغة Objective C.
تمنح الواجهة المبرمج كل ما يمكنه الحصول عليه تقريبًا من الميراث المتعدد، مع تجنب التعقيدات التي تنشأ عند إدارة التسلسل الهرمي للفئات.

مميزات لغة جافا

بسيط
قابل للتفسير
وزعت
موثوق
آمن
آلة مستقلة
وجوه المنحى
أداء عالي
متعدد الخيوط
متحرك
مستقلة عن هندسة الكمبيوتر

لقد تطرقنا بالفعل إلى بعض هذه النقاط في القسم الأخير. سنقوم في هذا القسم بما يلي: تقديم اقتباسات من دليل لغة Java تكشف ميزات اللغة؛ سوف نشارك القراء أفكارنا حول الخصائص الفردية للغة، بناءً على تجربتنا الخاصة في العمل مع أحدث إصدار لها.

بسيط

أردنا إنشاء نظام سهل البرمجة ولا يتطلب تدريبًا إضافيًا ويأخذ في الاعتبار ممارسات ومعايير البرمجة المعمول بها. لذلك، على الرغم من أننا اعتبرنا لغة C++ غير مناسبة لهذه الأغراض، فقد تم تصميم Java لتكون متشابهة قدر الإمكان لتسهيل الوصول إلى النظام. تفتقر Java إلى العديد من الميزات الأقل استخدامًا والغامضة والمبهمة لـ C++ والتي نعتقد أنها تضر أكثر مما تنفع.

بناء جملة Java هو في الأساس نسخة مقطرة من بناء جملة C++. هذه اللغة لا ملفات الرأسوحساب المؤشر (والمؤشرات نفسها)، والهياكل، والاتحادات، والتحميل الزائد للمشغل، والفئات الأساسية الافتراضية، وما إلى ذلك. (تم وصف الاختلافات بين Java وC++ في الملاحظات حول لغة C++ المنتشرة في جميع أنحاء الكتاب.) ومع ذلك، لم يحاول المطورون تصحيح جميع أوجه القصور في لغة C++.

على سبيل المثال، يظل بناء جملة عبارة التبديل في Java دون تغيير. بمعرفة لغة C++، سيكون من السهل الانتقال إلى بناء جملة Java.
إذا كنت تستخدم عادة بيئة برمجة مرئية (مثل Visual Basic)، فقد تجد أن Java صعبة.
غالبًا ما يبدو بناء الجملة غريبًا جدًا (على الرغم من أنه ليس من الصعب فهم معنى التعبير). والأهم من ذلك، أن هناك الكثير من البرمجة المتضمنة عند العمل في Java. يكمن جمال Visual Basic في أن بيئة البرمجة المرئية الخاصة به تسمح لك بإنشاء بنية أساسية للتطبيقات بشكل تلقائي تقريبًا. يتطلب تحقيق نفس النتيجة باستخدام Java البرمجة يدويًا، ولكنه ينتج برامج أقصر بكثير.

ومع ذلك، هناك نوع ثالث من بيئة البرمجة يسمح لك بإنشاء برامج باستخدام تقنية السحب والإفلات.

جانب آخر من البساطة هو الإيجاز. أحد أهداف لغة Java هو تمكين تطوير البرامج التي يمكن تنفيذها بشكل مستقل تمامًا سيارات صغيرة. يبلغ حجم المترجم الرئيسي ودعم الفصل حوالي 40 كيلو بايت؛ تستهلك المكتبات القياسية ودعم الخيوط (خاصة النوية الصغيرة القائمة بذاتها) 17 كيلوبايت أخرى.
هذا نجاح كبير. ومع ذلك، لاحظ أن مكتبات دعم واجهة المستخدم الرسومية أكبر بكثير.

وجوه المنحى

ببساطة، البرمجة الموجهة للكائنات هي طريقة برمجة تركز على البيانات (أي الكائنات) ووسائل الوصول إليها. لاستخدام تشبيه النجارة، يركز الحرفي الموجه بشكل أساسي على الكرسي الذي يصنعه ويهتم بشكل ثانوي فقط بالأدوات اللازمة لتصنيعه؛ وفي الوقت نفسه، لا يفكر النجار غير الموجه إلا في أدواته. الخصائص الموجهة للكائنات في Java وC++ هي نفسها بشكل أساسي.

لقد أثبت التوجه الكائني قيمته بالفعل على مدار الثلاثين عامًا الماضية، ومن المستحيل تخيل لغة برمجة حديثة بدونه. في الواقع، فإن الميزات الموجهة للكائنات في لغة Java قابلة للمقارنة مع لغة C++. والفرق الرئيسي بينهما هو آلية الميراث المتعددة، والتي تمتلكها لغة جافا القرار الأفضلوكذلك في نموذج metaclass للغة Java.

يوفر الانعكاس (الفصل 5) وتسلسل الكائنات (الفصل 12) كائنات وأدوات متينة لإنشاء واجهات مستخدم رسومية من مكونات جاهزة.

إذا لم يسبق لك البرمجة باستخدام لغة كائنية التوجه، فاقرأ الفصول من 4 إلى 6 بعناية. تقدم هذه الفصول أساسيات البرمجة الشيئية وتبين مزاياها مقارنة باللغات التقليدية الموجهة نحو الإجراءات مثل لغة C أو Basic عند تطوير المشاريع المعقدة.

وزعت

تحتوي Java على مكتبة كبيرة من البرامج لنقل البيانات استنادًا إلى TCP/IP (بروتوكول التحكم في الإرسال/بروتوكول الإنترنت)، مثل HTTP (بروتوكول نقل النص التشعبي) أو FTP (بروتوكول نقل الملفات). يمكن للتطبيقات المكتوبة بلغة Java فتح الكائنات والوصول إليها عبر الشبكة باستخدام وتعد عناوين URL (موقع الموارد الموحد) سهلة مثل شبكه محليه.

توفر لغة جافا قوية و وسائل مريحةللعمل على الشبكة. أي شخص حاول كتابة برامج للإنترنت بلغات أخرى سوف يفاجأ بسرور بمدى سهولة حل المهام الأكثر صعوبة في Java، على سبيل المثال، فتح اتصالات الشبكة (المآخذ). الآلية الأنيقة التي تتكون مما يسمى بـ servlets تجعل العمل على الخادم فعالاً للغاية.

يتم دعم Servlets بواسطة العديد من البرامج المشهورة خوادم الويب. (ستتم تغطية الشبكات في المجلد 2.) يتم توفير الاتصال بين الكائنات الموزعة في Java من خلال آلية استدعاء الطريقة عن بعد (يتم تناولها أيضًا في المجلد 2).

موثوق

تم تصميم لغة Java لإنشاء برامج يجب أن تعمل بشكل موثوق في أي موقف. ينصب التركيز الرئيسي لـ Java على الاكتشاف المبكر للأخطاء المحتملة، والفحص الديناميكي (أثناء تنفيذ البرنامج)، والقضاء على المواقف المعرضة للخطأ... والفرق الوحيد المهم بين Java وC++ هو نموذج المؤشر المعتمد في Java، والذي يلغي الخطأ. إمكانية الكتابة فوق قسم من الذاكرة وإتلاف البيانات.

هذه الخاصية مفيدة جدًا أيضًا. يكتشف مترجم لغة Java الأخطاء التي يتم اكتشافها في اللغات الأخرى فقط أثناء تنفيذ البرنامج. بالإضافة إلى ذلك، سيكون المبرمجون الذين أمضوا ساعات طويلة في البحث عن خطأ تسبب في تلف الذاكرة بسبب مؤشر غير صالح، سعداء جدًا بمعرفة أن مثل هذه المشكلات لا يمكن أن تنشأ من حيث المبدأ في لغة Java.

إذا كنت قد قمت بالبرمجة مسبقًا باستخدام Visual Basic أو COBOL، والتي لا تستخدم المؤشرات بشكل صريح، فقد لا تفهم سبب أهمية ذلك. مبرمجو C أقل حظًا بكثير. إنهم بحاجة إلى مؤشرات للوصول إلى السلاسل والمصفوفات والكائنات وحتى الملفات. عند البرمجة في Visual Basic، لا شيء من هذا مطلوب، ولا داعي للقلق بشأن تخصيص الذاكرة لهذه الكيانات. ومن ناحية أخرى، يصعب جدًا تنفيذ العديد من هياكل البيانات بلغة لا تحتوي على مؤشرات. بالنسبة للبنيات العادية مثل السلاسل والمصفوفات، ليست هناك حاجة للمؤشرات. تتجلى القوة الكاملة للمؤشرات فقط عندما يكون من المستحيل الاستغناء عنها، على سبيل المثال، عند الإنشاء القوائم ذات الصلة. مبرمج Java خالٍ إلى الأبد من المؤشرات السيئة والتخصيصات السيئة وتسرب الذاكرة.

آمن

تم تصميم لغة Java للاستخدام في بيئة شبكية أو موزعة. لهذا السبب اهتمام كبيرأعطيت الأولوية للسلامة. تتيح لك لغة Java إنشاء أنظمة محمية من الفيروسات والتدخل الخارجي.

لقد كتبنا في الطبعة الأولى: "لا تقل أبداً"، وكنا على حق. اكتشف مجموعة من خبراء الأمن من جامعة برينستون الثغرات الأمنية الأولى في Java 1.0 بعد وقت قصير من طرح الإصدار الأول من المجموعة للبيع. أدوات JDK. علاوة على ذلك، واصلوا هم والمتخصصون الآخرون العثور على المزيد والمزيد من الأخطاء الجديدة في آليات الأمان لجميع الإصدارات اللاحقة من لغة جافا.

الجانب الإيجابي لهذا الموقف هو أن فريق لغة Java قد أعلن أنه لا يتسامح مطلقًا مع أي أخطاء أمنية وبدأ على الفور في إصلاح أي مشاكل موجودة في آلية أمان التطبيق الصغير. وعلى وجه الخصوص، من خلال نشر المواصفات الداخلية لمترجم لغة جافا، سهّلت شركة Sun العثور على الأخطاء الأمنية المخفية وجذبت خبراء مستقلين للعثور عليها.

وقد أدى هذا إلى زيادة احتمالية اكتشاف أي أخطاء في نظام الأمان قريبًا. على أية حال، من الصعب للغاية هزيمة نظام أمان لغة Java. وكانت الأخطاء المكتشفة حتى الآن شبه خفية، وعددها صغير (نسبيًا).

تحتوي صفحة ويب الأمان الخاصة بشركة Sun على عنوان URL التالي: http://java.sun.com/sfaq/.

دعونا ندرج بعض المواقف التي يمنعها نظام أمان لغة Java.

1) تجاوز سعة المكدس لبرنامج قابل للتنفيذ، والذي كان سببه "الدودة" سيئة السمعة التي انتشرت على الإنترنت.

2) تلف مناطق الذاكرة الموجودة خارج المساحة المخصصة للعملية.

3) القراءة والكتابة ملفات محليةعند استخدام مُحمل فئة آمن، مثل متصفح الويب، الذي يرفض الوصول إلى الملفات.

جميع تدابير السلامة هذه مناسبة وعادةً ما تعمل بشكل لا تشوبه شائبة، ولكن لا يضر أبدًا توخي الحذر. على الرغم من أن الأخطاء التي تم اكتشافها حتى الآن كانت بعيدة كل البعد عن كونها تافهة، وغالبًا ما تظل تفاصيل اكتشافها سرية، إلا أنه لا بد من الاعتراف بأنه ربما لا يزال من المستحيل إثبات أمان لغة جافا.

ومع مرور الوقت، تمت إضافة وسائل حماية جديدة إلى اللغة. بدءًا من الإصدار 1.1، قدمت لغة Java مفهوم الفئات الموقعة رقميًا. باستخدام فئة موقعة رقميا، يمكنك التأكد من مؤلفها. إذا كنت تثق به، فيمكنك منح هذا الفصل كافة الامتيازات المتوفرة على جهازك.

تعتمد آلية تسليم التعليمات البرمجية البديلة التي تقترحها Microsoft على تقنية ActiveX وتستخدم التوقيعات الرقمية فقط للأمان. من الواضح أن هذا لا يكفي - يمكن لأي مستخدم لبرنامج Microsoft أن يؤكد أن البرامج من الشركات المصنعة المعروفة غالبًا ما تتعطل، مما يؤدي إلى خطر تلف البيانات. يعد أمان Java أقوى بكثير من تقنية ActiveX لأنه يتحكم في التطبيق منذ لحظة تشغيله ويمنعه من التسبب في أي ضرر.

الهندسة المعمارية مستقلة

يقوم المترجم بإنشاء ملف كائن، لا يعتمد تنسيقه على بنية الكمبيوتر - يمكن تنفيذ البرنامج المترجم على أي معالجات يتحكم فيها نظام تنفيذ برنامج Java. للقيام بذلك، يقوم مترجم لغة Java بإنشاء أوامر bytecode مستقلة عن بنية الكمبيوتر المحددة. تم تصميم الرمز الثانوي بحيث يمكن تفسيره بسهولة على أي جهاز أو ترجمته إلى رمز يعتمد على الجهاز بسرعة.

ليس فكرة جديدة. منذ أكثر من 20 عاما وفي نظام التنفيذ لغة باسكال، الذي طوره نيكلاوس ويرث، واستخدم نظام UCSD Pascal نفس التقنية. يوفر استخدام الرموز الثانوية مكاسب كبيرة في تنفيذ البرنامج (على الرغم من أن التجميع المتزامن يعوض ذلك في كثير من الحالات). لقد قام مطورو لغة Java بعمل ممتاز في تطوير مجموعة من تعليمات البايت كود التي تعمل بشكل مثالي على معظم أجهزة الكمبيوتر الحديثة، ويمكن ترجمتها بسهولة إلى تعليمات الآلة الحقيقية.

آلة مستقلة

على عكس C وC++، لا تحتوي مواصفات Java على جوانب خاصة بالتنفيذ. يتم تحديد حجم أنواع البيانات الأساسية والعمليات الحسابية عليها بدقة.

على سبيل المثال، النوع int في Java يعني دائمًا عددًا صحيحًا بطول 32 بت. في لغات C وC++، يمكن أن يعني نوع int إما عددًا صحيحًا 16 بت أو 32 بت، بالإضافة إلى عدد صحيح بحجم عشوائي، حسب اختيار مطور مترجم معين. القيد الوحيد هو الحجم اكتب كثافة العملياتلا يمكن أن يكون أصغر من حجم نوع int القصير و حجم أكبراكتب كثافة العمليات طويلة. حجم ثابت أنواع رقميةيتيح لك تجنب العديد من المشاكل المرتبطة بتشغيل البرامج أجهزة كمبيوتر مختلفة. يتم تخزين البيانات الثنائية ونقلها بتنسيق ثابت، مما يتجنب أيضًا سوء الفهم المرتبط بترتيب البايت المختلف على منصات مختلفة (تعارض "النهاية الكبيرة/النهاية الصغيرة"). يتم حفظ السلاسل بتنسيق Unicode القياسي.

تحدد المكتبات، التي تعد جزءًا من النظام، واجهة مستقلة عن الآلة. على سبيل المثال، توفر اللغة فئة مجردة Window وتطبيقاته لأنظمة التشغيل Unix وWindows وMacintosh.

أي شخص حاول كتابة برنامج يعمل بشكل جيد على أنظمة التشغيل Windows وMacintosh وعشرة أنظمة تشغيل مختلفة أنظمة يونكس، يعلم أن هذه مهمة صعبة للغاية. لقد قام إصدار Java بمحاولة شجاعة لحل هذه المشكلة من خلال توفير مجموعة أدوات بسيطة تعمل على تكييف عناصر واجهة المستخدم الشائعة مع عدد كبير من منصات البرمجيات. وللأسف، فإن المكتبة التي استغرقت الكثير من العمل، لم تحقق نتائج مقبولة على مختلف المنصات. (وفي الوقت نفسه، ظهرت أخطاء مختلفة في برامج الرسومات على منصات مختلفة.)

ومع ذلك، كانت هذه مجرد البداية. في العديد من التطبيقات، يعد استقلال الآلة أكثر أهمية من تعقيد واجهة المستخدم الرسومية. هذه هي التطبيقات التي استفادت من إصدار Java 1.0. ومع ذلك، فقد تم الآن إعادة تصميم مجموعة أدوات واجهة المستخدم الرسومية (GUI) بالكامل ولم تعد تعتمد على واجهة المستخدم الموجودة على الكمبيوتر المضيف. نسخة جديدةأكثر فائدة، وفي رأينا، أكثر جاذبية للمستخدم من سابقاتها.

قابل للتفسير

يمكن إرسال مترجم لغة Java إلى أي جهاز وتنفيذ الكود الثانوي عليه مباشرةً. نظرًا لأن تحرير الروابط يعد عملية أسهل، فقد يصبح تطوير البرامج أسرع وأكثر كفاءة.

قد يكون هذا ميزة عند تطوير التطبيقات، ولكن الاقتباس أعلاه مبالغة واضحة. على أية حال، فإن مترجم Java المضمن في JSDK (Java Software Development Kit) بطيء جدًا. (بعض المترجمين من الدرجة الثالثة، مثل تلك التي تقدمها شركة IBM، أسرع بكثير.) تعد سرعة إعادة الترجمة مجرد عامل واحد في كفاءة بيئة البرمجة. عند مقارنة سرعة بيئات برمجة Java وVisual Basic، قد تشعر بخيبة أمل.

أداء عالي

على الرغم من أن الرموز الثانوية المفسرة عادةً تحتوي على أكثر من الأداء الكافي، هناك حالات تتطلب كفاءة أعلى. يمكن ترجمة الرموز الثانوية بسرعة (أثناء وقت التشغيل) إلى رموز الجهاز الخاصة بالمعالج المحدد الذي يعمل عليه التطبيق.

إذا كنت تستخدم مترجمًا لتنفيذ الرموز الثانوية، فيجب ألا تستخدم عبارة "الأداء العالي". ومع ذلك، في العديد من المنصات، هناك نوع آخر من التجميع ممكن، يتم توفيره بواسطة المترجمين في الوقت المناسب (JIT). يقومون بترجمة الكود الثانوي إلى كود أصلي، وتخزين النتيجة في الذاكرة، ثم استدعائها عند الحاجة. وبما أن الترجمة الفورية تتم مرة واحدة فقط، فإن هذا الأسلوب يزيد من السرعة عدة مرات.

على الرغم من أن المترجمين المتزامنين ما زالوا أبطأ من المترجمين المعتمدين على الآلة، إلا أنهم على أية حال أسرع بكثير من المترجمين الفوريين، حيث يوفرون تسريعًا يصل إلى 10 أو حتى 20 ضعفًا لبعض البرامج. تتحسن هذه التقنية باستمرار وقد تصل في النهاية إلى سرعات لن يتجاوزها المترجمون التقليديون أبدًا. على سبيل المثال، يمكن للمترجم المتزامن تحديد أي جزء من التعليمات البرمجية يتم تنفيذه في كثير من الأحيان وتحسينه من أجل سرعة التنفيذ.

متعدد الخيوط

يوفر تفاعلًا أفضل وتنفيذًا للبرنامج.

إذا سبق لك أن حاولت تنفيذ حوسبة متعددة الخيوط بأي لغة برمجة أخرى، فسوف تتفاجأ بمدى سهولة القيام بذلك في Java. يمكن للخيوط في Java الاستفادة من الأنظمة متعددة المعالجات إذا نظام التشغيليسمح لك أن تفعل هذا. لسوء الحظ، تختلف تطبيقات الخيوط على معظم الأنظمة الأساسية بشكل كبير، ولا يبذل مصممو لغة Java أي محاولة لتحقيق التوحيد. يظل رمز استدعاء سلاسل الرسائل فقط كما هو لجميع الأجهزة؛ تؤجل لغة Java تنفيذ تعدد العمليات إلى نظام التشغيل الأساسي أو مكتبة الخيوط. (يتم تغطية المواضيع في المجلد 2.) وعلى الرغم من ذلك، فإن سهولة الحوسبة متعددة الخيوط هي التي تجعل Java جذابة للغاية لتطوير برامج الخادم.

متحرك

في العديد من النواحي، تعد لغة Java أكثر ديناميكية من لغة C أو C++. لقد تم تصميمه للتكيف بسهولة مع البيئة المتغيرة باستمرار. يمكن إضافة أساليب وكائنات جديدة بحرية إلى المكتبات دون التسبب في أي ضرر. تسهل لغة Java الحصول على معلومات حول تقدم البرنامج.

يعد هذا أمرًا مهمًا جدًا في الحالات التي تحتاج فيها إلى إضافة تعليمات برمجية إلى برنامج قيد التشغيل بالفعل. والمثال الرئيسي على ذلك هو الكود الذي يتم تنزيله من الإنترنت ليتم تنفيذه بواسطة المتصفح. في Java 1.0، لم يكن من السهل الحصول على معلومات حول تقدم برنامج قيد التشغيل، لكن الإصدار الحالي من لغة Java يكشف للمبرمج كلاً من بنية وسلوك كائنات البرنامج قيد التشغيل.
يعد هذا مفيدًا جدًا للأنظمة التي يجب أن تقوم بتحليل الكائنات أثناء تنفيذ البرنامج. تتضمن هذه الأنظمة أدوات واجهة المستخدم الرسومية، ومصححات الأخطاء الذكية، ومكونات المكونات الإضافية، وقواعد بيانات الكائنات.

جافا والإنترنت

فكرة بسيط - المستخدمينقم بتنزيل Java bytecodes من الإنترنت وتنفيذها على أجهزتهم. تسمى برامج Java التي تعمل ضمن متصفحات الويب بالتطبيقات الصغيرة. لاستخدام التطبيق الصغير، تحتاج إلى متصفح ويب يدعم لغة Java ويمكنه تفسير الرموز الثانوية. الكود المصدري للغة جافا مرخص لشركة Sun، التي تصر على بقاء اللغة نفسها وبنية مكتباتها الأساسية دون تغيير. لسوء الحظ، في الواقع كل شيء ليس هكذا. إصدارات مختلفة من Netscape و متصفح الانترنتيدعم إصدارات مختلفةلغة جافا، وبعض هذه الإصدارات قديمة إلى حد كبير. يؤدي هذا الوضع المؤسف إلى خلق عقبات بشكل متزايد أمام تطوير التطبيقات الصغيرة التي تستفيد من أحدث إصدار من لغة Java. لحل هذه المشكلة، قامت شركة Sun بتطوير برنامج Java Plug-in الذي يسمح لك بإنشاء أكبر قدر ممكن البيئة الحديثةلتشغيل برامج Java المعتمدة على متصفحي Netscape وInternet Explorer.

يشبه تحميل التطبيق الصغير تضمين صورة في صفحة ويب. يصبح التطبيق الصغير جزءًا من الصفحة، ويتدفق النص حول المساحة التي يشغلها. لكن الفرق هو أن الصورة الآن حية. فهو يستجيب لأوامر المستخدم، ويغير مظهره، ويسمح بإرسال البيانات بين الكمبيوتر الذي يتم عرض التطبيق الصغير عليه والكمبيوتر الذي يتحكم في التطبيق الصغير.

يشبه تحميل التطبيق الصغير إدراج صورة في صفحة ويب. يصبح التطبيق الصغير جزءًا من الصفحة، ويتدفق النص حول المساحة التي يشغلها. النقطة المهمة هي أن الصورة "حية". فهو يستجيب لأوامر المستخدم، ويغير مظهره، وينقل البيانات بين الكمبيوتر الذي يقوم بتشغيل التطبيق الصغير والكمبيوتر الذي يتحكم في التطبيق الصغير.

في التين. 1.1 مبين مثال جيدصفحة ويب ديناميكية تقوم بإجراء حسابات معقدة وتستخدم برنامجًا صغيرًا لعرض الجزيئات. لفهم بنية الجزيء بشكل أفضل، يمكنك تدويره أو تكبيره باستخدام الماوس. لا يمكن تنفيذ مثل هذه التلاعبات على الأجهزة الثابتة صفحات الانترنتلكن التطبيقات الصغيرة تجعل هذا ممكنًا. (يمكن العثور على هذا التطبيق الصغير على http://jmol.sourceforge.net.)

أرز. 1.1. التطبيق الصغير جمول

باستخدام التطبيقات الصغيرة، يمكنك إضافة أزرار جديدة و حقول النص. ومع ذلك، فإن مثل هذه التطبيقات تكون بطيئة في التحميل عبر خط الهاتف.

يمكن القيام بنفس الشيء تقريبًا باستخدام نماذج لغة HTML الديناميكية لغة HTML(لغة ​​ترميز النص التشعبي) أو لغة البرمجة النصية، مثل JavaScript. بالطبع، كانت التطبيقات الأولى مخصصة للرسوم المتحركة: الكرات الأرضية الدوارة، وشخصيات الرسوم المتحركة الراقصة، والنصوص الفاخرة، وما إلى ذلك. ومع ذلك، يمكن لصور GIF المتحركة أن تفعل معظم الشيء نفسه، كما أن HTML الديناميكي، جنبًا إلى جنب مع البرمجة النصية، يفعل أكثر بكثير من التطبيقات الصغيرة.

نتيجة لعدم توافق المتصفح وعمليات التحميل غير المتسقة عبر اتصالات الشبكة البطيئة، لم تكن التطبيقات الصغيرة المصممة لصفحات الويب تقدمًا كبيرًا. في الشبكات المحلية (الإنترانت) الوضع مختلف تمامًا. عادةً لا يكون لديهم مشكلات في النطاق الترددي، لذا فإن وقت تحميل التطبيقات الصغيرة لا يكاد يذكر. على الشبكة المحلية، يمكنك تحديد المتصفح المطلوب أو استخدام برنامج Java Plug-In. لا يمكن للموظفين نقل البرامج المقدمة عبر الشبكة إلى موقع خاطئ أو تثبيتها بشكل غير صحيح، ولا يتعين على مسؤول النظام التجول في جميع الأجهزة العميلة وتحديث البرامج عليها. عدد كبير منتم تطوير البرامج المصممة لمحاسبة المخزون، والتخطيط للعطلات، وسداد تكاليف السفر، وما شابه ذلك من قبل العديد من الشركات في شكل تطبيقات صغيرة تستخدم المتصفحات.

بينما كنا نكتب الكتاب، تأرجح البندول مرة أخرى من برامج العميل نحو البرمجة تطبيقات الخادم(البرمجة من جانب الخادم). على وجه الخصوص، يمكن لخوادم التطبيقات استخدام إمكانيات المراقبة الافتراضية آلات جافالموازنة التحميل التلقائي، ودمج ارتباط قاعدة البيانات، ومزامنة الكائنات، والإيقاف الآمن وإعادة التشغيل، والعمليات الأخرى المطلوبة لتطبيقات الخادم القابلة للتطوير والتي يكاد يكون من المستحيل تنفيذها بشكل صحيح. وهكذا، تمكن المبرمجون الذين يقومون بإنشاء التطبيقات من شراء هذه الآليات المعقدة بدلاً من تطويرها بأنفسهم. أدى هذا إلى زيادة إنتاجية المبرمجين - فقد ركزوا على منطق برامجهم، دون تشتيت انتباههم بالتفاصيل المتعلقة بتشغيل الخوادم.