Java — язык программирования

Java — язык программирования

Java - язык программирования

- язык программирования, разработанный компанией Sun Microsystems. Приложения Java обычно компилируются в специальный байт-код, поэтому они могут работать на любой виртуальной Java-машине (JVM) независимо от компьютерной архитектуры. Дата официального выпуска - 23 мая 1995 года. Сегодня технология Java предоставляет средства для превращения статических Web-страниц в интерактивные динамические документы и для создания распределенных не зависящих от платформы приложений.

"Группе была поставлена задача создать распределенную систему, которую можно было бы в качестве современной программной технологии продавать производителям бытовой электроники," - вспоминает Гослинг.

Гослинг, которому сейчас 40 с небольшим лет, перешел в Sun в 1984 г. из исследовательского отдела IBM. Его первая работа - интересный технически, но не имевший коммерческого успеха оконный интерфейс NeWS. Он также написал GOSMACS - первую реализацию текстового редактора EMACS на языке С.

Эта деятельность в области бытовой электроники (которая потом стала называться проектом "Green") показала Гослингу и его коллегам, как важны для потребителя такие показатели, как надежность, стоимость, соответствие стандартам и простота. Если пользователи рабочих станций заинтересованы в большой мощности и терпимы к высоким ценам, необходимости длительного обучения и наличию различных ошибок, то рядовым потребителям нужны дешевые, относительно простые и надежные устройства.

Чтобы успешно конкурировать на рынке бытовой электроники, компании должны рассматривать процессоры как обычный товар, который в любой момент можно заменить более дешевым, а также обеспечивать обратную совместимость и соблюдать стандарты, установившиеся на устройства длительного пользования типа тостеров и телевизоров.

В отношении произношения в русском языке, как и в ряде других, образовались две различные нормы - заимствованная англоязычная джава») и традиционно-национальная «ява», соответствующая традиционному произношению названия острова Ява. Компания Sun придерживается англоязычного произношения во всех странах мира. Иногда в обиходе используют также жаргонное слово «Жаба» (например, изображение жабы есть на календариках группы российских пользователей Java (Java Users Group). - так называют не только сам язык, но и платформу для создания и исполнения приложений на основе данного языка.

Изначально язык назывался Oak («дуб») и разрабатывался Джеймсом Гослингом для программирования бытовых электронных устройств. Впоследствии он был переименован в Java и стал использоваться для написания клиентских приложений и серверного программного обеспечения. Назван в честь марки кофе Java, любимого некоторыми программистами, поэтому на официальной эмблеме языка изображена чашка с дымящимся кофе. Существует и другая версия происхождения названия Java, а именно, Java это сленговое обозначение кофе (по имени одноименного острова, где производится популярный кофе) с аллюзией на кофе-машину, как пример бытового устройства, для программирования которых изначально язык создавался.

Вначале был С++

Чтобы не связывать разработку с конкретной платформой, Гослинг начал с расширения компилятора С++. Со временем, однако, он понял, что один С++, как его ни расширяй, не сможет удовлетворить все потребности. Поэтому в середине 1991 года был задуман язык Oak. (Впоследствии при поиске торговой марки его название было заменено на Java). "В конце концов, язык - это средство, а не самоцель, - поясняет Гослинг. - Мы не собирались зацикливаться на С++, а хотели разработать систему, которая позволяла бы создавать большую распределенную разнородную сеть из бытовых электронных устройств, способных взаимодействовать между собой".

В конце 1992 года, предприняв, по выражению тогдашнего инженера проекта Патрика Нотона, "огромные усилия по доработке Oak и других компонентов", коллектив проекта "Green" выпустил "*7" - устройство типа PDA, названное Гослингом "ручным пультом дистанционного управления".

"За полтора года мы сделали столько же, сколько иные большие коллективы в Sun делали за три года, - с гордостью отмечает Нотон. - Операционную систему GreenOS, язык, инструментарий, пользовательский интерфейс, новую аппаратную платформу, три заказных микросхемы... и каждый этап был связан с риском, т.к. мы использовали совершенно новые технологии".

-летний Нотон до прихода в команду Green возглавлял проект Sun по разработке пользовательской среды Open Window.

Малогабаритность устройства *7 выгодно подчеркивала компактность и эффективность кода, являвшегося ядром технологии. Этот продукт широко демонстрировался в Sun и произвел впечатление на таких важных персон, как Скотт Макнили и Билл Джой, однако его дальнейшая судьба оставалось неясной.

Гослинг считает браузер таким компонентом, который "создает рынок" для инструментальных средств, серверов и сред разработки. И во всех этих средствах язык Java играет ключевую роль. "До появления Java страница WWW фактически представляла собой листок бумаги. С появлением Java браузер задает структуру и резко расширяет возможности провайдеров содержания".

Гослинг полагает, что технология Java заставит людей переосмыслить роль вычислений клиент-сервер. "В стандартной модели вы имеете определенные базы данных, пишете пакеты клиентского ПО, взаимодействующего с ними, и создаете какой-то интерфейс". В рамках этой модели трудно создавать распределенные системы и осуществлять их модернизацию, особенно если их части имеют разное происхождение, указывает Гослинг.

Имея же такие инструментальные средства как Java и Web, вы получаете исходно организованную систему, подчеркивает он. "Если вы создаете на языке Java клиентскую часть приложения, то его запуск сводится просто к переходу на соответствующую страницу. Инсталляция тривиальна - просто поместите необходимое ПО на Web-сервер. И никаких проблем с переносом, поскольку имеется только одна версия приложения". Многие компании, по словам Гослинга, уже организуют базы данных в виде Web-страниц с использованием интерфейса Common Gateway Interface (CGI) - специфического стандарта для работы внешних программ на сервере HTTP.

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.

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. В последнее время был внесен ряд усовершенствований, которые несколько увеличили скорость выполнения программ на Java:

§ 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++. Также примечательно исследование, проведённое компанией Google, согласно которому отмечается существенно более низкая производительность и большее потребление памяти в тестовых примерах на Java в сравнении с аналогичными программами на 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

§ автоматическое управление памятью;

§   расширенные возможности обработки исключительных ситуаций;

§   богатый набор средств фильтрации ввода/вывода;

§   набор стандартных коллекций, таких как массив <#"564378.files/image001.gif">,  и «не число» (NaN). Для типа double они обозначаются Double.POSITIVE_INFINITY, Double.NEGATIVE_INFINITY, Double.NaN; для типа float - так же, но с приставкой Float вместо Double. Минимальные положительные значения, принимаемые типами float и double, тоже стандартизованы.

Такая жёсткая стандартизация была необходима, чтобы сделать язык платформенно-независимым, что является одним из идеологических требований к Java и одной из причин её успеха. Тем не менее, одна небольшая проблема с платформенной независимостью всё же осталась. Некоторые процессоры используют для промежуточного хранения результатов 10-байтовые регистры или другими способами улучшают точность вычислений. Для того, чтобы сделать Java максимально совместимой между разными системами, в ранних версиях любые способы повышения точности вычислений были запрещены. Однако это приводило к снижению быстродействия. Выяснилось, что ухудшение точности ради платформенной независимости мало кому нужно, тем более, если за это приходится платить замедлением работы программ. После многочисленных протестов этот запрет отменили, но добавили ключевое слово strictfp, запрещающее повышение точности.

Преобразования при математических операциях

В языке Java действуют следующие правила:

1. Если один операнд имеет тип double, другой тоже преобразуется к типу double.

2.       Иначе, если один операнд имеет тип float, другой тоже преобразуется к типу float.

.        Иначе, если один операнд имеет тип long, другой тоже преобразуется к типу long.

.        Иначе оба операнда преобразуются к типу int.

Данный способ неявного преобразования встроенных типов полностью совпадает с преобразованием типов в C++.

java python язык программирование

Sun Microsystems

Microsystems - американская компания, производитель программного и аппаратного обеспечения, основана в 1982 году, в период с апреля 2009 года по январь 2010 года была поглощена корпорацией Oracle. Штаб-квартира компании располагалась в Санта-Кларе, Калифорния, в Силиконовой долине. - акроним от Stanford University Networks, при этом использовалось словесное написание - англ. Sun (Солнце) - с прописными буквами. Логотип Sun представляет собой амбиграмму На нём можно прочитать слово «Sun» и в горизонтальном, и в вертикальном направлении. Создан профессором Стэнфордского университета Вэном Праттом. Слоган компании - «The Network is the Computer» («Сеть - это Компьютер»).

Являлась одним из крупнейших производителей серверов и рабочих станций на базе RISC-процессоров SPARC собственной разработки, серверов стандартной х86-архитектуры на базе микропроцессоров Opteron (AMD) и микропроцессоров Xeon (Intel); известна как разработчик таких технологий как NFS и Java, а также поддерживает программное обеспечение с открытым исходным кодом, в частности OpenSolaris и GNU/Linux. RISC (англ. Restricted (reduced) instruction set computer - компьютер с упрощённым набором команд) - архитектура процессора, в которой быстродействие увеличивается за счёт упрощения команд, чтобы их декодирование было проще, а время выполнения - короче. Также в продуктовом портфеле компании были системы хранения и программное обеспечение (операционная система Solaris и средства разработки). Производственные мощности компании располагались в городе Хиллсборо (англ. Hillsboro), штат Орегон и Линлитго (англ. Linlithgow), Шотландия.

Этапы развития языка Java

История разработки языка Java, изложенная Патриком Нотоном, соавтором браузера HotJava и нынешним вице-президентом по технологии корпорации Starwave.

декабря 1990 г. - Нотон отказывается от предложения перейти в компанию NeXT и начинает работу в компании Sun над проектом, получившим впоследствии название Green.

февраля 1991 г. - Гослинг, Шеридан и Нотон всерьез берутся за работу. Нотон занимается графической системой Aspen, Гослинг - идеями языка программирования, Шеридан - бизнес-разработкой.

апреля 1991 г. - Переезд по новому адресу и разрыв прямого соединения с локальной сетью (и большинством других средств связи) компании Sun; проект продолжается под названием Green.

апреля 1991 г. - К проекту Green присоединяются Эд Фрэнк (архитектор системы SPARCstation 10), Крейг Форрест (дизайнер чипа SS10) и Крис Уорт (разработчик системы NeWS).

Май 1991 г. - Эд Фрэнк присваивает прототипу аппаратуры название *7 (или Star7; *7 - код, который было необходимо набрать в офисе Sand Hill, чтобы ответить на любой звонок с любого телефона).

Июнь 1991 г. - Гослинг начинает работу над интерпретатором Oak, который через несколько лет (при поисках торговой марки) переименован в Java.

августа 1991 г. - Осуществлено объединение Oak и Aspen; заработала их первая реальная программа.

августа 1991 г. - Коллектив разработчиков Green демонстрирует идеи базового пользовательского интерфейса и графическую систему сооснователям компании Sun Скотту Макнили и Биллу Джою.

октября 1991 г. - Шеридан и Нотон присваивают конструкторской философии своего коллектива девиз "1st Person", который со временем становится названием компании.

ноября 1991 г. - Офис проекта Green снова подключается к главной сети компании Sun линией на 56 Кбит/с

марта 1992 г. - К проекту Green присоединяется Джонатан Пейн, который позднее участвует в написании HotJava.

Лето 1992 г. - Интенсивная деятельность по доработке Oak, Green OS, пользовательского интерфейса, аппаратуры Star7 и соответствующих компонентов.

сентября 1992 г. - Завершена разработка устройства Star7; оно продемонстрировано Джою и Макнили.

октября 1992 г. - Из компании SunLabs переходит Уэйн Розинг, принимающий на себя руководство коллективом.

ноября 1992 г. - Организована корпорация FirstPerson.

января 1993 г. - Коллектив переезжает в Пало Альто в здание, где раньше находилась лаборатория Western Research Lab компании DEC и была основана исходная группа Hamilton Group (она же OSF).

марта 1993 г. - После ознакомления с результатами испытаний кабельного интерактивного телевидения, проведенных компанией Time Warner, корпорация FirstPerson сосредотачивается на этой тематике.

Апрель 1993 г. - Выпуск первого графического браузера для Internet - Mosaic 1.0, разработанного в центре NCSA.

июня 1993 г. - Компания Time Warner продолжает проводить свои испытания интерактивного кабельного ТВ с компанией SGI, несмотря на признанное превосходство технологии компании Sun и уверения, что Sun выиграла эту сделку.

Лето 1993 г. - Нотон пролетает 300 тыс. миль, продавая Oak всем, занимающимся бытовой электроникой и интерактивным телевидением; тем временем темп, с которой люди получают доступ к Internet, головокружительно нарастает.

Август 1993 г. - Через несколько месяцев многообещающих переговоров с компанией 3DO относительно разработки ОС для приставок, президент 3DO Трип Хокинс предлагает купить технологию. Макнили отказывается, и сделка срывается.

Сентябрь 1993 г. - К коллективу присоединяется Артур Ван Хофф, поначалу - чтобы создать среду разработки приложений, предназначенных для интерактивного телевидения, а потом разрабатывающий, главным образом, сам язык.

декабря 1993 г. - Экспертиза операций на высоком уровне в FirstPerson обнаруживает, что эта группа не имеет реальных партнеров или маркетинговой стратегии и неясно представляет себе дату выпуска.

февраля 1994 г. - Отменено публичное заявление компании FirstPerson о выпуске, которое должно было состояться на конференции Technology, Entertainment and Design (TED).

февраля 1994 г. - Исполнительным лицам компании Sun для разносторонней экспертизы представлен альтернативный бизнес-план корпорации FirstPerson по разработке мультимедийной платформы для CD-ROM и онлайновой работы.

апреля 1994 г. - Создана компания Sun Interactive; в нее переходит половина сотрудников FirstPerson.

Июнь 1994 г. - Начат проект Liveoak, нацеленный Биллом Джоем на использование Oak в крупном проекте небольшой операционной системы.

Июль 1994 г. - Нотон ограничивает область применения проекта Liveoak, просто переориентировав Oak на Internet.

сентября 1994 г. - Пейн и Нотон начинают писать WebRunner - браузер типа Mosaic, позднее переименованный в HotJava.

сентября 1994 г. - Прототип HotJava впервые продемонстрирован исполнительным лицам компании Sun.

октября 1994 г. - Нотон уходит в компанию Starwave.

Осень 1994 г. - Ван Хофф реализует компилятор Java на языке Java. (Ранее Гослинг реализовывал его на языке С).

мая 1995 г. - Компания Sun официально представляет Java и HotJava на выставке SunWorld '95.

Одним из интереснейших аспектов Java программирования являются Java-апплеты. апплет - прикладная программа на Java в форме байт-кода. Java-апплеты выполняются в веб-браузере с использованием виртуальной Java машины (JVM), или в Sun'sAppletViewer, автономном инструменте для тестирования апплетов. Java-апплеты были внедрены в первой версии языка Java в 1995. Java-апплеты обычно пишутся на языке программирования Java, но могут быть написаны и на других языках, которые компилируются в байт‐код Java, таких, как Jython.

Апплеты используются для предоставления интерактивных возможностей веб-приложений, которые не могут быть предоставлены HTML. Так как байт-код Java платформо-независим, то Java-апплеты могут выполняться с помощью плагинов браузерами многих платформ, включая Microsoft Windows, UNIX, Apple Mac OS и GNU/Linux. Такие программы с открытым исходным кодом, как applet2app^{[1] <http://ru.wikipedia.org/wiki/Java-%D0%B0%D0%BF%D0%BF%D0%BB%D0%B5%D1%82>}, могут быть использованы для преобразования апплета в самостоятельные программы на Java или исполняемые файлы Linux и Windows.апплеты позволяют строить эффективные и безопасные приложения Интернет с частичной обработкой информации на стороне пользователя. В простейшем случае это проверка правильности заполнения форм на странице (без запроса к серверу), в сложных - серьезные Гео-информационные системы (ГИС), которые благодаря Java-апплетам не требуют постоянной передачи больших объемов графической информации от сервера к пользователю: после загрузки компьютер пользователя работает практически автономно. И, даже при начальной загрузке, исходные данные передаются не в графическом, а в компактном векторном виде.

([ˈpaɪθən]; па́йтон, широко используется также русскоязычное произношение пито́н) - высокоуровневый язык программирования общего назначения с акцентом на производительность разработчика и читаемость кода. Синтаксис ядра Python минималистичен. В то же время стандартная библиотека включает большой объём полезных функций. Эталонной реализацией Python является интерпретатор CPython, поддерживающий большинство активно используемых платформ. Он распространяется свободно под очень либеральной лицензией, позволяющей использовать его без ограничений в любых приложениях, включая проприетарные. CPython - наиболее распространённая, эталонная реализация языка программирования Python. CPython являетсяинтерпретатором байт-кода, написан на C. Разработка CPython ведётся группой разработчиков под руководством создателя Python Гвидо ван Россумом и является программным обеспечением с открытым исходным кодом.

Кроме CPython существуют другие реализации Python: Jython, IronPython, PyPy, Stackless Python.является простым и, в то же время, мощным интерпретируемым объектно-ориентированным языком программирования. Он предоставляет структуры данных высокого уровня, имеет изящный синтаксис и использует динамический контроль типов, что делает его идеальным языком для быстрого написания различных приложений, работающих на большинстве распространенных платформ.

Разработка языка Python была начата в конце 1980-х годов сотрудником голландского института CWI Гвидо ван Россумом. Для распределённой ОС Amoeba требовался расширяемый скриптовый язык, и Гвидо начал писать Python на досуге, позаимствовав некоторые наработки для языка ABC (англ.) (Гвидо участвовал в разработке этого языка, ориентированного на обучение программированию). В феврале 1991 года Гвидо опубликовал исходный текст в ньюсгруппе alt.sources. С самого начала Python проектировался как объектно-ориентированный язык.

Название языка произошло вовсе не от вида пресмыкающихся. Автор назвал язык в честь популярного британского комедийного телешоу 1970-х «Летающий цирк Монти Пайтона». Впрочем, всё равно название языка чаще ассоциируют именно со змеёй, нежели с фильмом - пиктограммы файлов в KDE или в Microsoft Windows и даже эмблема на сайте python.org (до выхода версии 2.5) изображают змеиные головы.

Наличие дружелюбного, отзывчивого сообщества пользователей считается наряду с дизайнерской интуицией Гвидо одним из факторов успеха Python. Развитие языка происходит согласно чётко регламентированному процессу создания, обсуждения, отбора и реализации документов PEP (Python Enhancement Proposal) - предложений по развитию Python.

декабря 2008 года, после длительного тестирования, вышла первая версия Python 3000 (или Python 3.0, также используется сокращение Py3k). В Python 3000 устранены многие недостатки архитектуры с максимально возможным (но не полным) сохранением совместимости со старыми версиями Питона. На сегодня поддерживаются обе ветви развития (Python 3.x и 2.x).

Типы и структуры данных

Python поддерживает динамическую типизацию, то есть тип переменной определяется только во время исполнения. Поэтому вместо «присваивания значения переменной» лучше говорить о «связывании значения с некоторым именем». В Питоне имеются встроенные типы: булевые, строки, Unicode-строки, целые числа произвольной точности, числа с плавающей запятой, комплексные числа и некоторые другие. Из коллекций Python поддерживает кортежи (tuples), списки, словари (ассоциативные массивы) и, начиная с версии 2.4, множества. Все значения в Питоне являются объектами, в том числе функции, методы, модули, классы.

Добавить новый тип можно либо написав класс (class), либо определив новый тип в модуле расширения (например, написанном на языке C). Система классов поддерживает наследование (одиночное и множественное) и метапрограммирование. Возможно наследование от большинства встроенных типов и типов расширений.

Все объекты делятся на ссылочные и атомарные. К атомарным относятся int, long, complex и некоторые другие. При присваивании атомарных объектов копируется их значение, в то время как для ссылочных копируется только указатель на объект, таким образом, обе переменные после присваивания используют одно и то же значение. Ссылочные объекты бывают изменяемые и неизменяемые. Например, строки и кортежи являются неизменяемыми, а списки, словари и многие другие объекты - изменяемыми. Кортеж в Питоне является, по сути, неизменяемым списком. Во многих случаях кортежи работают быстрее списков, поэтому если вы не планируете изменять последовательность, то лучше использовать именно их.

Синтаксис и семантика

Язык обладает чётким и последовательным синтаксисом, продуманной модульностью и масштабируемостью, благодаря чему исходный код написанных на Питоне программ легко читаем.

Операторы

Набор операторов достаточно традиционен. Вот некоторые из них:

§ условный оператор if (если). Альтернативный блок после else (иначе). Если условий и альтернатив несколько, можно использовать elif (сокр. от else if).

§   операторы цикла while (пока) и for (для). Внутри цикла возможно применение break и continue для прерывания цикла и перехода сразу к следующей итерации соответственно.

§   оператор определения класса class.

§   оператор определения функции, метода или генератора def. Внутри возможно применение return (возврат) для возврата из функции или метода, а в случае генератора -yield (давать).

§   оператор обработки исключений try - except - else или try - finally (начиная с версии 2.5, можно использовать finally, except и else в одном блоке).

§   оператор pass ничего не делает. Используется для пустых блоков кода.

Одной из интересных синтаксических особенностей языка является выделение блоков кода с помощью отступов (пробелов или табуляций), поэтому в Питоне отсутствуют операторные скобки begin/end, как в языке Паскаль, или фигурные скобки, как в Си. Такой «трюк» позволяет сократить количество строк и символов в программе и приучает к «хорошему» стилю программирования. С другой стороны, поведение и даже корректность программы может зависеть от начальных пробелов в тексте. Некоторые критики языка считают такое поведение неинтуитивным и неудобным.