Файл: История возникновения и развития языка программирования Си (С++) и Java...pdf
Добавлен: 29.02.2024
Просмотров: 23
Скачиваний: 0
Существует, конечно, 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 чего и изначально язык создавался.
Гослинг не хотел связывать разработку с определенной платформой, поэтому он начал с расширения компилятора С++. Со временем пришло понимание, что как ни расширяй С++, все равно он не сможет никогда удовлетворить один все существующие потребности.
Результатом этого понимания явилось создания языка Oak (позже при поиске торговой марки его название было изменено 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". [3, с.185]
30-летний Нотон до прихода в команду Green возглавлял проект Sun по разработке пользовательской среды OpenWindow.
Малогабаритность устройства *7 выставляла в выгодном свете компактность и эффективность кода, который являлся ядром технологии. Этот продукт широко демонстрировали в Sun, он смог произвести впечатление на таких важных людей, как Скотт Макнили и Билл Джой, однако, что случилось с ним потом, осталось неизвестным. [11, с.255]
Гослинг считал, что браузер является таким компонентом, который "создает рынок" для всех инструментальных средств, серверов и сред разработки. И именно язык Java во всех этих средствах играет центральную, главенствующую роль. До появления Java страница WWW по факту представляла собой листок бумаги. С появлением Java браузер задает структуру и резко расширяет возможности провайдеров содержания.
Гослинг полагал, что технология Java предоставит людям возможность переосмыслить роль вычислений клиент-сервер. В стандартной модели вы имеете конкретные базы данных, пишете пакеты клиентского программного обеспечения, который имеет возможность взаимодействия с ними, и создаете какой-то интерфейс". В границах этой модели трудно создавать распределенные системы и осуществлять их модернизацию, в частности, если их элементы имеют разное происхождение, указывает Гослинг.
Если иметь инструментальные средства как Java и Web, мы можем получить изначально организованную систему- подчеркивает Гомслинг. "Если вы создаете на языке Java клиентскую часть приложения, его запуск сводится всего лишь к переходу на соответствующую страницу. [2, с.113]
Инсталляция примитивна - просто поместите необходимое программное обеспечение на Web-сервер. И не возникнет никаких проблем с переносом, в силу того, что присутствует только одна версия приложения".
Многие фирмы, по словам Гослинга, уже организуют БД в виде Web-страниц с применением интерфейса Common Gateway Interface (CGI) - специфического стандарта для работы внешних программ на сервере HTTP.
Программы на Java транслируются в байт-код, которые выполняет виртуальная машина Java (JVM) - программа, которая обрабатывает байтовый код и передает далее инструкции оборудованию в роли интерпретатора.
Достоинство подобного способа выполнения программ в том, что существует полная независимость байт-кода от ОС и оборудования, что дает возможность выполнять Java-приложения на любом устройстве, для которого существует соответствующая виртуальная машина. [13, с.143]
Следующей немаловажным достоинством технологии Java можно отметить полный контроль исполнения программы виртуальной машиной.
Операции, превышающие лимиты установленных полномочий программы - будь то попытка несанкционированного доступа к данным или соединения с другим ПК - приводят к немедленному прерыванию.
Часто к недостаткам данной концепции виртуальной машины относят то, что исполнение байт-кода виртуальной машиной может достаточно снизить производительность программ и алгоритмов, которые реализованы на языке Java.
В последнее время были внесены большое число усовершенствований, которые смогли улучшить скорость выполнения программ на Java:
- применение технологии трансляции байт-кода в машинный код непосредственно во время работы программы (JIT-технология) с одновременным сохранением версий класса в машинном коде;
- широкое применение платформенно-ориентированного кода (native-код) в стандартных библиотеках;
- аппаратные средства, которые обеспечивают ускоренную обработку байт-кода (например, технология Jazelle, которая поддерживается некоторыми процессорами фирмы ARM). [16, с.252]
По данным сайта shootout.alioth.debian.org, для 7 разных задач время выполнения на Java составляет в среднем в 1,5-2 раза больше, чем для C/C++, а в некоторых случаях Java даже 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++. [3, с.429]
Идеи, которые лежат в основе концепции и различных реализациях среды виртуальной машины Java, дали вдохновение для множества энтузиастов на расширение перечня языков, которые можно было бы использовать для создания программ, которые исполняли 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, список, стек и т. п.;
- наличие простых средств создания сетевых приложений (в том числе с использованием протокола RMI);
- наличие классов, позволяющих выполнять HTTP-запросы и обрабатывать ответы;
- встроенные в язык средства создания многопоточных приложений;
- унифицированный доступ к базам данных:
- на уровне отдельных SQL-запросов - на основе JDBC, SQLJ;
- на уровне концепции объектов, обладающих способностью к хранению в базе данных - на основе Java Data Objects и Java Persistence API;
- поддержка шаблонов (начиная с версии 1.5);
- параллельное выполнение программ. [9, с.124]
Рождению языка Java предшествовала довольно интересная история. В 1990 году разработчик ПО компании Sun Microsystems Патрик Нотон (Patrick Naughton) понял, что ему надоело поддерживать сотни различных интерфейсов программ, используемых в компании, и сообщил исполнительному директору Sun Microsystems и своему другу Скотту МакНили (ScottMcNealy) о своем намерении перейти работать в компанию NeXT. МакНили, в свою очередь, попросил Нотона составить список причин своего недовольства и выдвинуть такое решение проблем, как если бы он был Богом и мог исполнить все, что угодно. [12, с.201]
Нотон, хотя и не рассчитывал на то, что кто-то обратит внимание на его письмо, все же изложил свои претензии, беспощадно раскритиковав недостатки SunMicrosystems, в частности, разрабатываемую в тот момент архитектуру ПО NeWS. К удивлению, Нотона, его письмо возымело успех: оно было разослано всем ведущим инженерам SunMicrosystems, которые не замедлили откликнуться и высказать горячую поддержку своему коллеге и одобрение его взглядов на ситуацию в SunMicrosystems. Обращение вызвало одобрение и у высшего руководства компании, а именно, у Билла Джоя (BillJoy), основателя SunMicrosystems, и Джеймса Гослинга (JamesGosling), начальника Нотона.
В тот день, когда Нотон должен был уйти из компании, было принято решение о создании команды ведущих разработчиков с тем, чтобы они делали что угодно, но создали нечто необыкновенное. [4, с.194]
Команда из шести человек, с кодовым названием Green, ушла в самовольное изгнание, погрузившись в исследования бытовых устройств, таких как NintendoGameBoys, устройств дистанционного управления.
Команда Green пыталась найти средство, с помощью которого можно было бы установить взаимодействие между этими устройствами. Вскоре стало ясно, что такие электроприборы, как видеомагнитофоны, проигрыватели лазерных дисков, стереосистемы - все они были реализованы на разных процессорах.
Это означало, что если производитель захочет добавить телевизору или видеомагнитофону дополнительные функции или характеристики, он будет зажат в рамках средств, зашитых в аппаратное обеспечение. Эта проблема, в сочетании с ограниченностью памяти микросхем этих устройств, выдвинула новый подход к программированию ПО, который должен был стать ведущим на рынке бытовой электроники. [15, с.177]
Команда приступила к разработке нового объектно-ориентированного языка программирования, который был назван Oak (дуб), в честь дерева, росшего под окном Гослинга.
Вскоре компания SunMicrosystems преобразовала команду Green в компанию FirstPerson. Новая компания обладала интереснейшей концепцией, но не могла найти ей подходящего применения. После ряда неудач неожиданно ситуация для компании резко изменилась: был анонсирован Mosaic - так родился WorldWide Web, с которого началось бурное развитие Internet.
Нотон предложил использовать Oak в создании Internet- приложений. Так Oak стал самостоятельным продуктом, вскоре был написан Oak-компилятор и Oak-браузер "WebRunner".
В 1995 году компания SunMicrosystems приняла решение объявить о новом продукте, переименовав его в Java (единственное разумное объяснение названию - любовь программистов к кофе). [6, с.130]
Когда Java оказалась в руках Internet, стало необходимым запускать Java-аплеты - небольшие программы, загружаемые через Internet. WebRunnerбыл переименован в HotJava и компания Netscape встала на поддержку Java-продуктов.
2.2 Основные понятия языка Java
Алфавит языка Java состоит из букв, десятичных цифр и специальных символов. Буквами считаются латинские буквы (кодируются в стандарте ASCII), буквы национальных алфавитов (кодируются в стандарте Unicode, кодировка UTF-16), а также соответствующие им символы, кодируемые управляющими последовательностями
Буквы и цифры можно использовать в качестве идентификаторов (т.е. имен) переменных, методов и других элементов языка программирования. Правда, при использовании в идентификаторах национальных алфавитов в ряде случаев могут возникнуть проблемы – эти символы будут показываться в виде вопросительных знаков. [10, с.149]
Как буквы рассматривается только часть символов национальных алфавитов. Остальные символы национальных алфавитов - это специальные символы. Они используются в качестве операторов и разделителей языка Java и не могут входить в состав идентификаторов.
Латинские буквы ASCII:
- ABCD...XYZ - заглавные (прописные);
Дополнительные "буквы" ASCII:
- _ - знак подчеркивания;
- $ - знак доллара.
Национальные буквы на примере русского алфавита:
- АБВГ…ЭЮЯ - заглавные (прописные),
- абвг…эюя – строчные
- Десятичные цифры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
- Десятичные и шестнадцатеричные цифры и целые числа
Целые числовые константы в исходном коде Java (так называемые литерные константы) могут быть десятичными или шестнадцатеричными.
Они записываются либо символами ASCII, или символами Unicode следующим образом. [13, с.237]
Десятичные константы записываются как обычно. Например, -137.
Шестнадцатеричная константа начинается с символов 0x или 0X (цифра 0, после которой следует латинская буква X), а затем идет само число в шестнадцатеричной нотации. Например, 0x10 соответствует 
; 0x2F соответствует 
, и т.д. О шестнадцатеричной нотации рассказано чуть ниже.
Ранее иногда применялись восьмеричные числа, и в языках C/C++, а также старых версиях Java можно было их записывать в виде числа, начинающегося с цифры 0. То есть 010 означало 
.
В настоящее время в программировании восьмеричные числа практически никогда не применяются, а неадекватное использование ведущего нуля может приводить к логическим ошибкам в программе.
Целая константа в обычной записи имеет тип int. Если после константы добавить букву L (или l, что хуже видно в тексте, хотя в среде разработки выделяется цветом), она будет иметь тип long, обладающий более широким диапазоном значений, чем тип int. [9, с.121]
Поясним теперь, что такое шестнадцатеричная нотация записи чисел и зачем она нужна.
Информация представляется в компьютере в двоичном виде – как последовательность бит. Бит – это минимальная порция информации, он может быть представлен в виде ячейки, в которой хранится или ноль, или единица. Но бит – слишком мелкая единица, поэтому в компьютерах информация хранится, кодируется и передается байтами - порциями по 8 бит.