- простым - его должны с легкостью использовать все разработчики;
- ясным - разработчики должны без больших усилий выучить Java;
- объектно-ориентированным - он использует все преимущества современных методологий разработки ПО и подходит для написания распределенных клиент-серверных приложений;
- многопоточным - для обеспечения высокой производительности приложений, выполняющих одновременно много действий (например, в мультимедийных системах);
- интерпретируемым - для переносимости и большей динамичности.
Простота
Простота языка входит в ключевые характеристики Java: разработчик не должен длительное время изучать язык, прежде чем он сможет на нем программировать. Фундаментальные концепции языка Java быстро схватываются, и программисты с самого начала могут вести продуктивную работу. Разработчиками Java было принято во внимание, что многие программисты хорошо знакомы с языком С++, поэтому Java, насколько это возможно, приближен к С++.
В Java не включены некоторые редко используемые, плохо понимаемые и усложняющие работу возможности С++, которые приносят больше проблем, чем преимуществ. Пришлось отказаться от:
- перегрузки операторов (но перегрузка методов в Java осталась);
- множественного наследования;
- автоматического расширяющего приведения типов.
Объектно-ориентированность
Язык Java с самого начала проектировался как объектно-ориентированный. Задачам распределенных систем клиент-сервер отвечает объектно-ориентированная парадигма: использование концепций инкапсуляции, наследования и полиморфизма. Java предоставляет ясную и действенную объектно-ориентированную платформу разработки.
Программисты на Java могут использовать стандартные библиотеки объектов, обеспечивающие работу с устройствами ввода/вывода, сетевые функции, методы создания графических пользовательских интерфейсов. Функциональность объектов этих библиотек может быть расширена.
Надежность
Платформа Java разработана для создания высоконадежного прикладного программного обеспечения. Большое внимание уделено проверке программ на этапе компиляции, за которой следует второй уровень - динамическая проверка (на этапе выполнения).
Модель управления памятью предельно проста: объекты создаются с помощью оператора new. В Java, в отличие от С++, механизм указателей исключает возможность прямой записи в память и порчи данных: при работе с указателями операции строго типизированы, отсутствуют арифметические операции над указателями. Работа с массивами находится под контролем управляющей системы. Существует автоматическая сборка мусора.
Данная модель управления памятью исключает целый класс ошибок, так часто возникающих у программистов на С и С++. Программы на Java можно писать, будучи уверенным в том, что машина не "повиснет" из-за ошибок при работе с динамически выделенной памятью.
Безопасность
Java разработана для оперирования в распределенных средах, это означает, что на первом плане должны стоять вопросы безопасности. Средства безопасности, встроенные в язык, и система исполнения Java позволяют создавать приложения, на которые невозможно "напасть" извне. В сетевых средах приложения, написанные на Java, защищены от вторжения неавторизованного кода, пытающегося внедрить вирус или разрушить файловую систему.
Независимость от архитектуры
Java разработан для поддержки приложений, внедряемых в гетерогенные сетевые среды. В подобных средах приложения должны исполняться на различных аппаратных архитектурах, под управлением различных операционных систем и во взаимодействии с интерфейсами различных языков программирования. Для обеспечения независимости от платформы программ компилятор Java генерирует байт-код - архитектурно-нейтральный промежуточный формат программы, создаваемый для эффективной передачи кода на различные аппаратные и программные платформы. При выполнении программы байт-код интерпретируется исполняющей машиной Java. Один и тот же Java-байткод будет исполняться на любой платформе.
Переносимость
Архитектурная независимость - лишь составная часть переносимости. В отличие от С или С++ в Java не существует понятия "зависимости от реализации", когда речь идет о размерности базовых типов. Форматы типов данных и операции над ними четко определены. Тем самым, программы остаются неизменными на любой платформе - не существует несовместимости типов данных на аппаратных и программных архитектурах.
Архитектурная независимость и переносимость программного обеспечения Java обеспечивается виртуальной машиной Java (Java Virtual Mashine - JVM) - абстрактной машиной, для которой компилятор Java генерирует код. Специальные реализации JVM для конкретных аппаратных и программных платформ предоставляют уже конкретную виртуальную машину. JVM базируется на стандарте интерфейса переносимых операционных систем (POSIX).
Высокая производительность
Производительность всегда заслуживает особого внимания. Java достигает высокой производительности благодаря специально оптимизированному байт-коду, легко переводимому в машинный код. Автоматическая сборка мусора выполняется как фоновый поток с низким приоритетом, обеспечивая высокую вероятность доступности требуемой памяти, что ведет к увеличению производительности. Приложения, требующие больших вычислительных ресурсов, могут быть спроектированы так, чтобы те части, которые требуют интенсивных вычислений, были написаны на языке ассемблера и взаимодействовали с Java платформой. В основном, пользователи ощущают, что приложения взаимодействуют быстро, несмотря на то, что они являются интерпретируемыми.
Интерпретируемость
Java-интерпретатор может выполнять Java байт-код на любой машине, на которой установлен интерпретатор и система выполнения. На интерпретирующей платформе фаза сборки программы является простой и пошаговой, поэтому процесс разработки существенно ускоряется и упрощается, отсутствуют традиционные трудные этапы компиляции, сборки, тестирования.
Многопоточность
Большинству современных сетевых приложений обычно необходимо осуществлять несколько действий одновременно. В Java реализован механизм поддержки легковесных процессов-потоков (нитей). Многопоточность Java предоставляет средства создания приложений с множеством одновременно активных потоков.
Для эффективной работы с потоками в Java реализован механизм семафоров и средств синхронизации потоков: библиотека языка предоставляет класс Thread, а система выполнения предоставляет средства диспетчеризации и средства, реализующие семафоры. Важно, что работа параллельных потоков с высокоуровневыми системными библиотеками Java не вызовет конфликтов: функции, предоставляемые библиотеками, доступны любым выполняющимся потокам.
Динамичность
По ряду соображений Java более динамичный язык, чем С++. Он был разработан специально для подстройки под изменяющееся окружение. В то время как компилятор Java на этапе компиляции и статических проверок не допускает никаких отклонений, процесс сборки и выполнения сугубо динамический. Классы связываются только тогда, когда в этом есть необходимость. Новые программные модули могут подключаться из любых источников, в том числе, поставляться по сети. В случае с браузером HotJava и другими подобными приложениями интерактивный выполняемый код может быть загружен откуда угодно, что позволяет производить прозрачные модификации приложений. В результате возможно создание интерактивных служб, безболезненно модифицируемых, обслуживающих большое количество клиентов и обеспечивающих развитие электронного бизнеса через Internet.
Вывод
Если описанные выше характеристики рассматривать по отдельности, то их можно найти во многих программных платформах. Радикальное новшество заключается в способе, предлагаемом Java и системой выполнения, который сочетает в себе все характеристики для предоставления гибкой и мощной системы программирования.
Разработка приложений на Java приводит к получению программного обеспечения, которое:
- переносимо на разные архитектуры, операционные системы и графические пользовательские интерфейсы;
- безопасно;
- высокопроизводительно.
<< НАЗАД
