Java

Java — строго типизированный объектно-ориентированный язык программирования, разработанный компанией Sun Microsystems (в последующем приобретённой компанией Oracle). Разработка ведётся сообществом, организованным через Java Community Process, язык и основные реализующие его технологии распространяются по лицензии GPL. Права на торговую марку принадлежат корпорации Oracle.
Приложения Java обычно транслируются в специальный байт-код, поэтому они могут работать на любой компьютерной архитектуре, для которой существует реализация виртуальной Java-машины. Дата официального выпуска — 23 мая 1995 года. На 2019 год Java — один из самых популярных языков программирования.

Дюк — талисман Java

Изначально язык назывался Oak («Дуб»), разрабатывался Джеймсом Гослингом для программирования бытовых электронных устройств. Из-за того, что язык с таким названием уже существовал, вскоре Oak был переименован в Java. Назван в честь марки кофе Java, которая, в свою очередь, получила наименование одноимённого острова (Ява), поэтому на официальной эмблеме языка изображена чашка с горячим кофе. Существует и другая версия происхождения названия языка, связанная с аллюзией на кофе-машину как пример бытового устройства, для программирования которого изначально язык создавался. В соответствии с этимологией в русскоязычной литературе с конца двадцатого и до первых лет двадцать первого века название языка нередко переводилось как Ява, а не транскрибировалось.

С середины 1990-х годов язык стал широко использоваться для написания клиентских приложений и серверного программного обеспечения. Тогда же определённое распространение получила технология Java-апплетов — графических Java-приложений, встраиваемых в веб-страницы; с развитием возможностей динамических веб-страниц в 2000-е годы технология стала применяться редко.

Sun 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 (в Кремниевой долине).

Oracle (Oracle Corporation) — американская корпорация, второй по величине доходов производитель программного обеспечения (после Microsoft), крупнейший производитель программного обеспечения для организаций, крупный поставщик серверного оборудования.

Джеймс Гослинг (англ. James Gosling; 19 мая 1955 года, Калгари, Канада) — автор объектно-ориентированного и кросс-платформенного языка программирования Java. Кроме того, является создателем оконной системы NeWS, Gosling Emacs, а также был одним из разработчиков Star Seven.

Программы на Java транслируются в байт-код Java, выполняемый виртуальной машиной Java (JVM) — программой, обрабатывающей байтовый код и передающей инструкции оборудованию как интерпретатор.

Достоинством подобного способа выполнения программ является полная независимость 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, в рамках которой 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.

Внутри Java существует несколько основных семейств технологий:

Java SE — Java Standard Edition, основное издание Java, содержит компиляторы, API, Java Runtime Environment; подходит для создания пользовательских приложений, в первую очередь — для настольных систем.
Java EE — Java Enterprise Edition, представляет собой набор спецификаций для создания программного обеспечения уровня предприятия. В 2017-м проект Java EE был передан Eclipse Foundation, после чего был переименован в Jakarta EE. Модули Java EE удалены из Java SE, начиная с 11-й версии.
Java ME — Java Micro Edition, создана для использования в устройствах, ограниченных по вычислительной мощности, например, в мобильных телефонах, КПК, встроенных системах;
Java Card — технология предоставляет безопасную среду для приложений, работающих на смарт-картах и других устройствах с очень ограниченным объёмом памяти и возможностями обработки.

Компанией Microsoft была разработана собственная реализация JVM под названием Microsoft Java Virtual Machine (англ.)русск. (MSJVM), включавшаяся в состав различных операционных систем, начиная с Windows 98 (также входила в Internet Explorer от версии 3 и выше, что позволяло использовать MSJVM в ОС Windows 95 и Windows NT 4 после установки IE3+ на данные ОС).

MSJVM имела существенные отличия от Sun Java, во многом ломающие основополагающую концепцию переносимости программ между разными платформами:

отсутствие поддержки программного интерфейса вызова удалённых методов (RMI);
отсутствие поддержки технологии JNI;
наличие нестандартных расширений, таких, как средства интеграции Java и DCOM, работающих только на платформе Windows.

Тесная интеграция Java с DCOM и Win32 поставила под вопрос кроссплатформенную парадигму языка. Впоследствии это явилось поводом для судебных исков со стороны Sun Microsystems к Microsoft. Суд принял сторону компании Sun Microsystems. В конечном счёте между двумя компаниями была достигнута договорённость о возможности продления срока официальной поддержки пользователей нестандартной Microsoft JVM до конца 2007 года

Расширенные возможности обработки исключительных ситуаций.
Богатый набор средств фильтрации ввода-вывода.
Набор стандартных коллекций: 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, которые потом были портированы на многие языки (например Python).
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 обобщений (начиная с версии 1.5).
Поддержка лямбд, замыканий, встроенные возможности функционального программирования (с 1.8).
Автоматическое управление памятью.

Программы, написанные на Java, имеют репутацию более медленных и занимающих больше оперативной памяти, чем написанные на языке C. Тем не менее, скорость выполнения программ, написанных на языке Java, была существенно улучшена с выпуском в 1997—1998 годах так называемого JIT-компилятора в версии 1.1 в дополнение к другим особенностям языка для поддержки лучшего анализа кода (такие, как внутренние классы, класс StringBuffer, упрощённые логические вычисления и так далее). Кроме того, была произведена оптимизация виртуальной машины Java — с 2000 года для этого используется виртуальная машина HotSpot. По состоянию на февраль 2012 года, код Java 7 приблизительно в 1,8 раза медленнее кода, написанного на языке Си.

Некоторые платформы предлагают аппаратную поддержку выполнения для Java. К примеру, микроконтроллеры, выполняющие код Java на аппаратном обеспечении вместо программной JVM, а также основанные на ARM процессоры, которые поддерживают выполнение байткода Java через опцию Jazelle.

Статические методы и поля

В Java (как и в C++) используются статические поля и статические методы (англ. static method — в теории программирования их также называют методами класса), которые задаются при помощи ключевого слова static. Статические поля (переменные класса) имеют тот же смысл, что и в C++: каждое такое поле является собственностью класса, поэтому для доступа к статическим полям не требуется создавать экземпляры соответствующего класса.

Например, математические функции, реализованные в классе Math[док. 9], представляют собой как раз статические методы данного класса. Поэтому их можно вызывать напрямую из класса, не создавая его экземпляра, например:

double x = Math.sin(1);
Создание экземпляра статического класса запрещают с помощью приватного конструктора. Например, создание экземпляра класса Math приведёт к ошибке на этапе компиляции:

Math m = new Math(); // Error: Math() has private access in java.lang.Math
double x = m.sin(1); // Метода sin у объекта не существовало бы, т. к. он статичный
Поскольку статические методы существуют независимо от объектов (экземпляров класса), они не имеют доступа к обычным (не статическим) полям и методам данного класса. В частности, при реализации статического метода недопустимо использовать идентификатор this.

Возможность статического импорта позволяет вызывать статические функции и константы без указания класса. Пример без статического импорта:

double x = Math.sin(Math.tan(Math.sqrt(y)) + Math.floor(24.5)) + Math.cos(42 * Math.PI);
Тот же пример, но со статическим импортом:

import static java.lang.Math.*;
...
double x = sin(tan(sqrt(y)) + floor(24.5)) + cos(42 * PI);

class HelloWorld {
public static void main(String[ ]args) {
System.out.println("Hello World!");
}
}

Пример использования аннотаций

Код программы «Hello World!».

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
public @interface MyAnnotation {
public boolean value() default false;
}
@MyAnnotation(value=true) public class TestClass {
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
var testClass = new TestClass();
var myAnnotation = testClass.getClass().getAnnotation(MyAnnotation.class);
if (myAnnotation != null) {
System.out.printf("value:%s \n", myAnnotation.value());
}
}
}