Как научиться программировать на Java — полное руководство. Язык программирования Java: с чего начать изучение

По прошествию многих лет я подумал, а как бы я разрабатывал свою первую программу на Java, если бы я начал сегодня?

Знакомство с Java было в университете и при воспоминаниях об этом бросает в холодный пот. Кроме нового незнакомого языка, приходилось устанавливать какой-то JDK, потом IDE, потом создавать первый проект и вручную добавлять в него библиотеки. Делать по аналогии с готовыми программами и ловить неизведанные java.lang.ClassNotFoundException и java.lang.NoSuchMethodException и тому подобный ужас. Когда знал как работать только в операционной системе Windows и доступ в интернет был по модему через телефонную линию.

Надеюсь интересно будет как тем, кто делает первые шаги в java и тем, кто помнит jdk 1.4. Попробуем online IDE Eclipse Che.

Оговорюсь про главное условие - сейчас у вас должен быть стабильный доступ в интернет . И конечно же после прочтении статьи вы не получите работу Java архитектором в Нью-Йорке за 180 000 $ в год и даже не выучите Java за 21 день. Просто разработаем в современном окружении свой Hello world в несколько строчек кода, но с веб сервером .

Облачная IDE и разработка в Docker контейнере

Перейдите по ссылке Eclipse Che . Там возможно создать бесплатный аккаунт на codenvy.com. Можно зарегистрировать его на свою почту, либо воспользоваться OAuth провайдерами: Github, Google или Microsoft online.

На стороне сервера автоматически создается Docker контейнер с уже настроенным окружением для разработки. С помощью агента в контейнере к нему подключается IDE на javascript из вашего браузера.

При создании из шаблона «Java» в контейнере обычная сборка Ubuntu, а это значит что можно устанавливать необходимые вам для работы пакеты. Шаблон «Eclipse Che» основан на Alipine - минималистичной сборке linux под Docker и там такой свободы у вас нет.

Итак о чем я это. Если вы не знаете что это такое, пока можете даже не беспокоиться об этом. Все работает и так «из коробки», пусть на первом шаге это будет казаться магией! Со временем при желании разобраться во всем этом довольно просто.

Создадим новый «Workspace» из шаблона «Java». Прийдется посмотреть мультфильм со строительным краном, пока создается ваше пространство для разработки.

В вашем окружении разработки будут доступны Oracle JDK 8u45 и Maven 3.3.9. Точно также легко можно начать разработку на основе проекта с Github.

Готовим окружение для проекта...

Система управления зависимостями и сборки

Проект по-умолчанию console-java-simple предложит нам любимый Hello World.

Предлагаю чуть усложнить наш первый шаг и добавить Apache Camel в проект. Источники и приемники данных и вся сложность работы с технологиями скрываются за Url синтаксисом внутри его компонент и мы не будем погружаться глубоко.

Магия «верблюда»

Apache Camel - это open source интеграционный фреймворк и нам он нужен лишь для простого Hello World. Добавим его библиотеки в pom.xml зависимость на ядро «верблюда» и компонент jetty веб сервера.

org.apache.camel camel-core 2.18.0 org.apache.camel camel-jetty 2.18.0

Для того, чтобы компилировались лямбды добавим в этот же файл:
1.8 1.8

После этого отредактируем файл /console-java-simple/src/main/java/org/eclipse/che/examples/HelloWorld.java заодно прочувствуем как работает эта online IDE.

Package org.eclipse.che.examples; import org.apache.camel.builder.RouteBuilder; import org.apache.camel.main.Main; public class HelloWorld { public static void main(String argvs) throws Exception { Main main = new Main(); main.addRouteBuilder(new RouteBuilder() { @Override public void configure() throws Exception { from("jetty:http://0.0.0.0:8080") .process(exchange -> {exchange.getIn().setBody("Hello World");}); } }); main.run(argvs); } }

Для того чтобы можно было запустить пример командой mvn clean install exec:java нужно добавить в pom.xml exec-maven-plugin

org.codehaus.mojo exec-maven-plugin 1.5.0 java org.eclipse.che.examples.HelloWorld

Mvn clean install exec:java
Или отредактируем конфигурацию запуска «по щелчку» в IDE.

Подключиться к нашему веб приложению из внешнего мира можно по адресу из столбца «Server Address» для строки «tomcat8». Как это сделать можете посмотреть в видео дальше:

Результат работы нашей программы:

В этом примере создается Apache Camel и его маршрут обработки данных. Маршрут начинается с веб сервера jetty, который слушает http запросы на порту 8080. При получении запроса мы создаем ответ с помощью строчки process(exchange -> {exchange.getIn().setBody(«Hello World»);}) .

Скринкаст процесса написания java кода (без звука и мата) в Che и запуска программы Hello World.

В статье будут рассмотрены восемь наиболее распространенных мифов и заблуждений о Java.

Java медленно работает

Это довольно старый миф, но когда-то он действительно был правдой. Изначально виртуальные машины, на которых выполнялся байт-код Java, были несовершенны, и к тому же язык Java и виртуальная машина разрабатывались не для компьютеров в привычном их понимании, а как некая универсальная среда для различных устройств, где скорость работы программ была некритична, а объемы данных - незначительны. Разница в скорости выполнения одинаковых задач между обычным компилируемым кодом и интерпретируемым кодом Java могла достигать сотен раз.

Но несмотря на это, в настоящее время скорость работы байт-кода на современных виртуальных машинах уступает лучшим компиляторам машинных кодов всего лишь на несколько десятков процентов, а в некоторых случаях даже и превосходит их! Неужели интерпретация может обогнать скомпилированную программу? Разумеется, нет.

Дело в том, что Java байт-код теперь уже не интерпретируется виртуальной машиной, а компилируется да еще и оптимизируется, причем динамически, на основе собираемых виртуальными машинами данных о ходе выполнения программы.

По тестам на “скорострельность” Java весьма неплоха, но как же обстоят дела с реальными приложениями? К сожалению, с пользовательскими приложениями дела обстоят не так уж и хорошо. Причина тому - медленная работа графических компонентов системы.

Программисты Java знают, что в языке имеются две стандартные возможности для работы с пользовательским интерфейсом - AWT и Swing. AWT - это платформозависимая реализация графического интерфейса пользователя. Скорость работы большинства ее реализаций вполне удовлетворительна, но количество функций весьма ограниченно. В качестве альтернативы AWT разработана библиотека Swing. Она целиком основана на возможностях языка, имеет множество функций и платформонезависима, но скорость ее работы невысока.

На Java сложно программировать

Миф о сложности программирования на Java основан большей частью на том, что стандартная библиотека классов имеет многоуровневую древовидную структуру и включает огромное число разнообразных объектов и прикладных алгоритмов. Но именно благодаря стандартным классам упрощается создание и поддержка приложений.

Язык программирования Java является полностью объектно-ориентированным. По синтаксису он похож на Си++. При этом избыточный, приводящий к ошибкам функционал Си++ (такой, как перегрузка операторов или множественное наследование) отброшен.

Вместо множественного наследования в Java применяется гораздо более простая концепция “интерфейса”, т. е. именованного соглашения о вызовах набора функций. Java использует строгую типизацию и не допустит неверной передачи параметра, к тому же она гораздо строже Си++ относится к небрежностям в исходном коде и, к примеру, не позволит создать метод с заведомо неиспользуемым участком кода. Также Java не откомпилирует программу с неинициализированной переменной.

Один из главных источников проблем при разработке программ - неправильное использование динамической памяти, а точнее, некорректное освобождение занятых ранее блоков. Java использует концепцию “сборщика мусора”. Это означает, что программисту совершенно не нужно заботиться об освобождении занятого участка памяти. Система сама добавит его к свободной памяти, когда обнаружит, что ссылок из программы на данный объект уже нет.

Для сигнализации об ошибках Java прибегает к модной концепции “исключений”. Исключение - это некое специальное событие, которое сигнализирует об ошибке в программе. Большинство языков программирования (и API) для сигнализации об ошибке передают вызывающему результат вызова функции (”плохо” или “хорошо”). Код анализа возвращенного значения в результате оказывается перемешанным с кодом нормального выполнения программы, это затрудняет чтение программ и их модификацию.

Однако, что гораздо важнее, исключения не только улучшают читаемость исходных текстов, но и не позволяют вызывающей функции проигнорировать ошибку. Программист обязан либо “отловить” исключение, либо переложить эту обязанность на вызывающую функцию.

К сказанному можно добавить, что в Java “встроена” поддержка мультизадачности. При создании многопотоковых приложений разработчику, как правило, приходится использовать средства операционной системы (семафоры, мьютексы) для синхронизации задач. Java же предлагает универсальное решение на основе конструкций самого языка.

Резюмируя, можно сказать, что по сложности программирования Java и в сравнение не идет с Си++ или Паскалем. Развитые возможности языка, поддержка “сбора мусора”, единая стандартная библиотека классов, контроль со стороны компилятора - все это заметно упрощает создание приложений и ускоряет их отладку.

Java работает везде одинаково

“Создаешь один раз - используешь где угодно” (“Write once - run anywhere”). Вторая часть этого лозунга создателей Java содержит утверждение, что Java-программа работает везде одинаково. К сожалению, в действительности все не так просто. Java-машины различных компаний на различных платформах НЕ стопроцентно совместимы друг с другом.

Отличия в работе Java-машин на разных платформах существуют и в реализации мультизадачности, и в работе оконной библиотеки (AWT). Сложные Java-программы необходимо “прогонять” на разных платформах, чтобы убедиться, что все в порядке. Вообще говоря, даже и на одной платформе, но на разных машинах, подобные программы могут выполняться по-разному.

Например, программист может столкнуться с ситуацией, когда его код на многопроцессорной машине ведет себя иначе, чем на однопроцессорной. Особо следует упомянуть Java-машину, созданную компанией Microsoft (далее MS JVM). Она носит название Java не совсем законно (что было подтверждено недавним решением суда).

В MS JVM вы не увидите поддержки технологий RMI или CORBA, зато здесь можно использовать объекты ActiveX - технологию, специфичную только для платформы Windows и более нигде не существующую. Microsoft расширила стандартную Java-библиотеку классов типами, которые отражают некоторые особенности работы платформы Windows.

Нельзя также забывать и о различной скорости работы Java-машин. Это различие может привести к недопустимым задержкам в работе программы или другим проблемам. Вывод из вышесказанного прост: при создании Java-программ следует тестировать их на широком спектре платформ и не пользоваться нестандартными расширениями языка.

Java - это язык программирования

Существует мнение, что Java - это только некий язык программирования. Но это всего лишь заблуждение. Да, Java это еще и язык программирования. Это и целый спектр других технологий.

Java - это платформа, современная программная платформа, по большому счету стремящаяся заменить все функции операционной системы. Возможно, это в скором будущем и произойдет (хотя подобные попытки уже были, но провалились). Основной конек Java - платформонезависимость, т. е. независимость программных средств, работающих на виртуальной машине, от аппаратного обеспечения и операционной системы.

Следует заметить, что для платформы Java существует несколько десятков различных языков программирования. Некоторые из них могут компилироваться самим компилятором Java, другие же способны работать напрямую с виртуальной машиной.

Java - младшая сестра Си++

Действительно ли язык программирования Java ведет свое происхождение от Си++? Скорее нет, чем да. Идея Sun заключалась в том, чтобы упростить обучение Java, сделав ее синтаксис похожим на тот, что используется в наиболее распространенном языке программирования. Это должно было в конечном итоге стимулировать и упростить переход на Java Си-программистов.

В то же время в Java заложены идеи и механизмы, почерпнутые из ряда других систем и языков программирования. Взять хотя бы контроль выхода за границу массива (Паскаль). Или тот факт, что компиляция Java-программ является раздельной, классы разбиты по пакетам. Это является одним из вариантов модульного программирования (как, скажем, в Модуле-2), отличающимся от концепции независимой компиляции файлов Си++.

Некоторые новации были взяты из неизвестных широкой публике языков и систем.

К примеру, принцип интерфейса классов перенесен из языка Objective C, разработанного компанией NeXT. Механизм обработки исключительных ситуаций почти полностью позаимствован из Модулы-3. Принципы внутренней реализации такой важной составляющей языка Java, как “сборка мусора”, почерпнуты прежде всего из Лиспа. Часть “нормальных” языков, таких, как Эйфель, Модула-3, Оберон, также изначально располагала этим механизмом.

Обобщив сказанное выше, можно сделать вывод, что Java вобрала в себя большое количество идей и подходов из разных систем программирования и в том числе синтаксис языка Си++.

Язык Java годен только для аплетов и Интернета

Java неразрывно связывают с аплетами. И действительно, аплеты - неотъемлемая часть как языка, так и платформы Java в целом. К тому же их создание - удачный маркетинговый шаг Sun. Без аплетов мир о Java не узнал бы так быстро.

Идея встраиваемых приложений в гипертекстовые документы (HTML) не так уж и нова. Многие фирмы пытались продвинуть свои технологии на этот сектор рынка, но в настоящее время конкурентов у Java здесь немного. На сегодня это, пожалуй, JavaScript, ActiveX и технология Flash. Две последние, правда, работают только под управлением Windows.

Что привлекает в Java программистов? Мощная модель безопасности, единый код для всех платформ, широкие возможности для использования готовых библиотек, простота программирования. В действительности все не так радужно, как хотелось бы. Модель безопасности, безусловно, не плоха, но ее реализации, выполненные теми или иными производителями, различаются. В результате код, прекрасно работающий под управлением одного браузера, не работает под управлением другого.

Ну, если в браузерах Java есть, то как обстоят дела с приложениями, которые выполняются без браузера, а под управлением виртуальной машины прямо в операционной системе? Здесь ситуация похожая, в каждой современной ОС уже установлена какая-то версия JVM. И пользователи способны исполнять с ее помощью имеющиеся у них приложения для JVM, хотя большинство даже не подозревает о такой возможности.

Не следует забывать и про серверные приложения, включающие доступ к базам данных и сетевые приложения. И это - основная область применения технологий Java в данное время. Под эту классификацию подпадают не только приложения промежуточного уровня, но и сами серверные приложения.

А если сюда прибавить еще и клиентские приложения или даже аплеты, то получается полный комплект для автоматизации.

Платформа Java - это не только аплеты. Она применяется повсеместно, начиная от клиента и заканчивая сервером. А если вспомнить, что Java используется не только на ЭВМ, но и в сотовых телефонах, бытовой технике и смарт-карточках, то создается впечатление, что она проникла уже во все секторы рынка, где хоть как-то возможно применение программирования.

Java - идеал, она не нуждается в улучшениях

Java была создана в 1994-1995 гг. К этому моменту информационные технологии получили интенсивное развитие как за счет “персонализации” компьютеров, так и отчасти за счет распространения Интернета. Авторы Java постарались воплотить в ней все достижения информационной индустрии, но идеал, как известно, недостижим. Кое-что все-таки осталось за бортом, в том числе проверка условий правильности выполнения программы, “программирование по контракту”, шаблоны и др.

В Си++ существует средство проверки условий, называемое asset. Эта функция проверяет некоторое условие, задаваемое программистом, на “истину”. Если условие “ложно”, asset останавливает программу и указывает, что допустимые условия работы нарушены, при этом компилятор при создании конечной версии программы вызовы asset отбрасывает. В Java подобной возможности не существует. Разумеется, можно использовать проверку условий и генерацию исключений на их основе, но в результате все эти проверки попадут в исполняемый код программы.

Существует более мощная технология, чем asset. Это Design By Contract, “программирование по контракту”, позволяющее упростить создание больших приложений, которые используют ранее созданный код. Java же не поддерживает и “программирование по контракту”.

Шаблоны классов в Си++ - это возможность генерации кода “под” указанный пользователем класс (на самом деле разработчики Java вполне осознанно отказались от шаблонов, полагая, что от них больше проблем, чем пользы. - Прим. ред.). Коллекция объектов, реализованная с помощью шаблона, будет компилироваться каждый раз для каждого типа объектов, хранимого в этой коллекции. Типичная коллекция объектов в Java хранит экземпляры класса Object, предка всех Java-классов.

Программист, извлекая объекты из коллекции, вынужден использовать приведение типа, чтобы воспользоваться своим “рабочим” классом. Такое приложение работает прекрасно до тех пор, пока другой программист случайно не добавит в коллекцию экземпляр совершенно другого класса. Тогда на этапе компиляции ошибки не возникает, но она происходит позднее, при извлечении экземпляра и попытке приведения его к неверному типу.

В настоящее время Java продолжает развиваться. Не исключено, что уже в ближайшем будущем мы увидим в ней некоторые из упомянутых выше возможностей.

Java стоит кучу денег

Действительно ли технология Java является дорогостоящей? Все зависит от сложности разрабатываемого программного обеспечения. Скажем, для небольшого приложения (от одного до трех человеко-месяцев) Java может не стоить вообще ничего. Безусловно, совершенно бесплатной эта технология не является. Квалифицированный Java-программист стоит денег.

Существует и необходимость в средствах проектирования приложений, профилирования Java-программ и в других инструментах, используемых при создании крупных проектов. Но, вообще говоря, конкуренция на рынке подобного ПО довольно высока, а следовательно, цены снижаются. Выбор разнообразен, и разработчик не привязан к конкретной компании.

Как пользоваться программой Java?

У меня есть несколько программ, требующих наличия Java. Установила эту Java, из относительно небольшого файла образовалась папка CommonFiles с содержимым на почти 125 МБ. А что делать дальше? Как теперь запустить программу, которая работает с Java?

FF | 3 марта 2013, 13:25
Не беспокойтесь на эту тему. Если Java есть в системе, то в нужных случаях само всё будет работать, как нужно.

anatol | 26 февраля 2013, 17:42
Вообще-то Java для WINDOWS - это не программа, а операционная среда, виртуальная машина, в которой работают написанные для неё, на языке java программы. То есть своего рода это типа библиотека команд, интерпретатор. Есть разные варианты исполнения. Например java sdk предназначена для написания программ на JAVA.

Евгений | 26 февраля 2013, 00:57
Если Java портативная, то она предназначена для портативных программ. Я знаю пока одну такую программу - это Java-PortableApps.com (x32 & x64). В ту-же папку, в которой находится папка CommonFiles нужно устанавливать и другие Java-портативные программы. Если это программы PortableApps.com, то программы будут устанавливаться каждая в свою папку. Запускаются эти программы обычным образом, как и все программы, саму Java при этом совсем не трогают. Если Java-портативные программы не PortableApps.com, то при их запуске, после установки, они могут потребовать загрузить Java. Если Java установлена в систему (не портативная), то работать должны все программы.

proFFesr | 25 февраля 2013, 08:07
Множество приложений и веб-сайтов, которые будут работать, только если у вас установлена Java. Java используется везде: просмотр картинок на веб страницах, в играх и т.д, запускается оно само в том приложении в котором оно требуется.

Олег | 25 февраля 2013, 06:24
То что увеличилась установка - это нормально. После перезагрузки, те программы, которые требовали Java, должны начать работать. Без дополнительных манипуляций.