Java

Не так много технологий могут похвастаться тем, что они актуальны уже более 20 лет. Однако в этом году Java заняла пятое место в списке самых популярных технологий, уступив только неоспоримым лидерам: JavaScript, HTML, CSS и SQL. Java занимает 18-е место в рейтинге любимых технологий (по результатам опроса StackOverflow) и не попадает в рейтинги ненавистных. Сегодня обсудим плюсы и минусы Java — близкого и дорогого для многих программистов языка, проверенной временем технологии с узнаваемым логотипом, в виде чашки горячего кофе.

Что такое Java-программирование: история и вклад

Java — это язык программирования общего назначения, который следует парадигме объектно-ориентированного программирования и подходу «Написать один раз и использовать везде» . Java используется для настольных, сетевых, мобильных и корпоративных приложений. Подробная информация:

Java — это не только язык программирования, но и экосистема инструментов, охватывающая почти все, что может понадобиться при программировании на Java. В нее входят:

  • Java Development Kit (JDK) — комплект разработчика Java. С помощью JDK и стандартного блокнота можно писать и запускать/ компилировать код на Java;
  • Java Runtime Environment (JRE) — исполняющая система Java. Механизм распространения программного обеспечения, состоит из автономной виртуальной машины Java, стандартной библиотеки Java (Java Class Library) и инструментов настройки.
  • Integrated Development Environment (IDE) — интегрированная среда разработки. Инструменты, которые помогают запускать, редактировать и компилировать код. Самые популярные из них — IntelliJ IDEA, Eclipse и NetBeans.

Java можно найти везде. Это основной язык разработки для Android. Он используется в веб-приложениях, правительственных веб-сайтах и ​​технологиях обработки больших данных, таких как Hadoop и Apache Storm. Java подходит и для научных проектов, особенно в области обработки естественного языка. Язык Java преобладал и в программировании для мобильных устройств, задолго до появления смартфонов — первые мобильные игры в начале 2000-х годов были написаны на Java. Java, благодаря своей долгой истории, заработал свое место в Зале славы программирования. Индекс TIOBE, один из самых авторитетных индексов популярности программ в мире, при составлении рейтинга использует результаты поисковой выдачи. Несмотря на растущую популярность Go и Python, Java остается на вершине списка уже более десятилетия.

Индекс TIOBE, Август 2018 года

Все началось в начале 1990-х, когда команда Sun Microsystems начала разрабатывать улучшенную версию C ++ — независимую от конкретной платформы, удобную для начинающих и с автоматическим управлением памятью. Исследование привело к созданию совершенно нового языка. Название Java — одно из десятков других, предложенных командой. Сегодня логотип кофейной чашки с паром — это неприметный, но узнаваемый символ программирования. И уже неясно, что было первым: одержимость программистов кофеином или ассоциация с Java.

 

Как Java изменила мир программирования:

Гибкость. Java доказала, что C — процедурный, управляемый вручную и зависящий от платформы код — это не предел совершенства . Благодаря Java, все больше людей начали применять объектно-ориентированное программирование, которое сейчас используется повсеместно.

Апплеты. Еще до появления JavaScript, в Java добавили апплеты — небольшие веб-программы, которые предоставляют интерактивные элементы для визуализации и обучения. Они не используются ни для чего, кроме простой анимации, однако апплеты привлекли внимание многих программистов и подтолкнули их к разработке HTML5, Flash и JavaScript.

Разработка через тестирование. Java TDD — уже давно не экспериментальная практика, а стандартный способ разработки программного обеспечения. Введение JUnit в 2000 году считается одним из самых больших достижений Java.

Плюсы программирования на Java

Java — уже не единственный официально поддерживаемый язык для разработки на Android. Java далеко не единственный выбор в веб-программировании. Тем не менее, Java идет в ногу со временем. Давайте рассмотрим, какие преимущества предлагает Java.

+ Объектно-ориентированное программирование

Java включает в себя объектно-ориентированное программирование (OOP) — концепцию, в которой вы не только определяете тип данных и его структуру, но и набор функций, применяемых к нему. Таким образом, структура данных становится объектом, которым можно управлять для создания отношений между различными объектами.

При другом подходе —  процедурном программировании —  нужно следовать четким инструкциям, использовать переменные и функции. При ООП можно группировать эти переменные и функции посредством контекста, маркировать их и ссылаться на функции в контексте каждого конкретного объекта.

Сравнение процедурного и объектно-ориентированного программирования

В чем плюсы ООП?

  • При ООП можно повторно использовать объекты в других программах
  • ООП предотвращает ошибки, поскольку объекты скрывают информацию, к которой не должно быть доступа
  • ООП более эффективно организует структуру программ, в том числе больших
  • ООП упрощает обслуживание и модернизацию старого кода

+ Java — язык высокого уровня с простым синтаксисом и плавной кривой обучения

Java — это язык высокого уровня, то есть он похож на человеческий язык. В отличие от языков низкого уровня, которые напоминают машинный код. Языки высокого уровня преобразуется с помощью компиляторов или интерпретаторов. Это упрощает разработку, делая язык более легким для написания, чтения и обслуживания.

Hello World
 

Синтаксис Java основан на C ++, поэтому Java похожа на C. Тем не менее, синтаксис Java проще, что позволяет новичкам быстрее учиться и эффективнее использовать код для достижения конкретных результатов.

Java не так дружелюбен к новичкам, как Python, однако довольно прост для любого разработчика с базовым пониманием фреймворков, пакетов, классов и объектов. Он прост, типизирован и предсказуем, что позволяет учиться мыслить в правильном направлении. Кроме того, новичок всегда может обратиться к множеству бесплатных онлайн-уроков и курсов.

+ Стандарт для корпоративных вычислительных систем

Корпоративные приложения — главное преимущество Java с 90-х годов, когда организации начали искать надежные инструменты программирования не на C. Java поддерживает множество библиотек — строительных блоков любой корпоративной системы. Библиотеки помогают разработчикам создавать любые функции, которые могут понадобиться компании. Java широко распространен — это язык, который преподают в рамках введения в программирование в большинстве школ и университетов. Возможности интеграции Java впечатляют: большинство хостинг-провайдеров поддерживают Java. Более того, Java — язык, дешевый в обслуживании: работать с Java можно с любого компьютера, вне зависимости от конкретной аппаратной инфраструктуры.

+ Безопасность

Существует мнение, что Java — безопасный язык, однако это не совсем так. Сам язык не защищает вас от уязвимостей, но некоторые его функции устраняют распространенные уязвимости. Во-первых, в отличие от C, в Java нет указателей. Указатель — это объект, который сохраняет адрес ячейки памяти другого значения, что может вызвать несанкционированный доступ к памяти. Во-вторых, в Java есть Security Manager, созданная для каждого приложения политика безопасности, в которой можно указать правила доступа. Это позволяет запускать приложения Java в «песочнице» и устранять таким образом уязвимости.

+ Независимость от платформы («Написать один раз и использовать везде»)

«Написать один раз и использовать везде» (WORA) — популярная в IT-сфере фраза, с помощью которой Sun Microsystems описывает кросс-платформенные возможности Java. Можно создать Java-приложение на Windows, скомпилировать его в байт-код и запустить его на любой другой платформе, поддерживающей виртуальную машину Java (JVM). Таким образом, JVM служит уровнем абстракции между кодом и оборудованием.

Как работает WORA на Java

Все основные операционные системы, включая Windows, Mac OS и Linux, поддерживают JVM. Если ваша программа не опирается на специфичные для платформы функции и пользовательский интерфейс, ее можно с легкостью перенести: по крайней мере, большую ее часть.

+ Язык для распределенного программирования и комфортной удаленной совместной работы

Java создавался как язык для распределенного программирования: он имеет встроенный механизм совместного использования данных и программ несколькими компьютерами, что повышает производительность и эффективность труда.

Сравнение распределенного и параллельного программирования

В других языках нужно использовать внешний API для дистрибуции. В Java эта технология встроена. Специфическая для Java методология распределенных вычислений называется Remote Method Invocation (RMI). RMI позволяет использовать все преимущества Java: безопасность, независимость от платформы и объектно-ориентированное программирование для распределенных вычислений. Кроме того, Java также поддерживает программирование сокетов и методологию распределения CORBA для обмена объектами между программами, написанными на разных языках.

+ Автоматическое управление памятью

Разработчикам Java не нужно вручную писать код для управления памятью благодаря автоматическому управлению памятью (AMM). AMM также используется в языке программирования Swift и при очистке памяти приложениями, которые автоматически обрабатывают распределение и освобождение памяти. Что именно это означает?

Эффективность программы напрямую связана с памятью. При этом объем памяти ограничен. При написании приложения на языках с ручным управлением памятью, разработчики рискуют забыть выделить память, что приведет к увеличению объема занимаемой приложением памяти и проблемам с производительностью. Программы очистки памяти ищут объекты, которые больше не используются программой, и удаляют их. Это влияет на работу процессора, однако умная оптимизация и настройка позволяют снизить это влияние.

+ Многопоточность

Поток — наименьшая единица обработки в программировании. Чтобы максимально эффективно использовать время процессора, Java позволяет запускать потоки одновременно, что называется многопоточностью.

Потоки используют одну и ту же область памяти, поэтому между ними можно быстро переключаться. Потоки независимы друг от друга: один поток не влияет на работу других потоков. Это особенно полезно в играх и программах с большим объемом анимации.

Пример многопоточного выполнения

+ Стабильность и сообщество

Уже много лет развитию Java способствуют сообщество, поддержка Oracle и изобилие приложений и языков на JVM. Кроме того, постоянно выпускаются новые версии Java с новыми интересными функциями.

Сообщество разработчиков Java не имеет себе равных. Около 45% респондентов опроса StackOverflow 2018 используют Java. У Java чрезвычайно большая экосистема хорошо протестированных библиотек и фреймворков для любых задач. Начинающий разработчик, скорее всего, выберет Java: на тему Java-программирования существует более 1000 курсов на Udemy и более 300 на Coursera.

Минусы программирования на Java

Рассмотрим недостатки Java-программирования.

— Платное коммерческое использование

Недавно Oracle объявила, что с 2019 года компания начнет взимать плату за использование Java Standard Edition 8 в «коммерческих целях». За все новые обновления и исправления ошибок придется заплатить. Плата зависит от количества пользователей или компьютеров.

Текущая версия Java бесплатна для простого использования. Таким образом, каждая использующая Java компания должна оценить, насколько эффективно она использует Java. Компания должна понять, что выгоднее: искать альтернативное решение или продолжать пользоваться Java.

— Низкая производительность

У любого языка высокого уровня довольно низкая производительность из-за компиляции и абстракции с помощью виртуальной машины. Однако это не единственная причина низкой скорости Java. Например, приложение очистки памяти: это полезная функция, которая, к сожалению, приводит к значительным проблемам с производительностью, если требует больше 20 процентов времени процессора. Плохая настройка кэширования может вызвать чрезмерное использование памяти. Существует также взаимная блокировка потоков: так происходит, когда несколько потоков пытаются получить доступ к одному и тому же ресурсу. В этом случае происходит кошмар каждого Java-разработчика — ошибка из-за нехватки памяти. Тем не менее умелое планирование может решить все эти проблемы.

— Отсутствие нативного дизайна

Для создания графического интерфейса пользователя (GUI) разработчики используют различные инструменты, ориентированные для конкретного языка. Для Android-приложений есть Android Studio, которая помогает создавать приложения с нативным дизайном. Однако, когда дело доходит до пользовательского интерфейса на ПК, Java-инструмента для создания нативного дизайна нет.

Есть несколько инструментов для разработки GUI для Java: самые популярные из них — Swing, SWT, JavaFX, JSF. Библиотека Swing — это старый, но надежный кросс-платформенный инструмент, интегрированный в различные Java-IDE, в том числе Eclipse и NetBeans. Однако, если вы не используете шаблоны, вы заметите несоответствия интерфейса. SWT использует собственные компоненты, но не подходит для сложного интерфейса. JavaFX — лаконичный и современный, но слишком новый. В целом, перед созданием GUI на Java нужно подробнее изучить инструменты.

— Многословный и сложный код

Многословность кода может показаться преимуществом, которое поможет при изучении языка. Однако, длинные, чрезмерно сложные предложения затрудняют чтение и просмотр кода. Как и естественные языки, многие языки программирования высокого уровня содержат лишнюю информацию. Java — это более легкая версия неприступного C ++, которая вынуждает программистов прописывать свои действия словами из английского языка. Это делает язык более понятным для неспециалистов, но менее компактным.

Сравним Java и Python и увидим, в чем преимущество лаконичного кода Python. В Python не используются точка с запятой, круглые и фигурные скобки. Вместо «и», «или» и «нет» в качестве операторов используются «&&», «||» и «!».

Сравнение Java и Python
 

В заключение: где используется Java?

Большинство организаций так или иначе используют Java. Широкий спектр вариантов использования Java делает ее практически незаметной в использовании: поэтому часто возникает вопрос «где используется Java?». Давайте посмотрим, в каких сферах используется Java:

Приложения для Android. Несмотря на активный рост Kotlin, Java по-прежнему остается де-факто основным языком Android-приложений. Таким образом, все разработчики Java очень легко могут стать Android-программистами. Хотя Android использует Android SDK вместо JDK, тем не менее, код написан на Java.

Программные продукты. Помимо уже упомянутых Hadoop и Apache Storm, Java использовалась для создания Eclipse, OpenOffice, Gmail, Atlassian и других.

Финансовые программы. Java — один из самых востребованных языков в финансовой отрасли. Он используется для создания надежных, быстрых и простых веб-сайтов как на стороне сервера, так и на стороне клиента. Java также используется для моделирования данных.

Кассовые терминалы. Многие компании используют Java для создания систем PoS, поскольку их создание обычно требует кроссплатформенности и обширного штата специалистов.

Торговые системы. На Java написана Murex, популярная программа управления банками для фронтальной и обратной связи.

Программы для работы с большими данными. Hadoop написан на Java. Scala, Kafka и Spark используют JVM. Кроме того, Java предоставляет доступ к множеству проверенных библиотек, инструментов отладки и мониторинга.

 

Перевод статьи The Good and the Bad of Java Programming