Нужна индивидуальная работа?

Подберем литературу

Поможем справиться с любым заданием

Подготовим презентацию и речь

Оформим готовую работу

Узнать стоимость своей работы

Дарим 200 руб.
на первый
заказ

Дипломная работа

Информатика

Дипломная работа на тему: Основы Jаvа. Выполнение Jаvа-программы. Что такое JDК. Объектно-ориентированное программирование

Купить за 600 руб.

Страниц

Размер файла

37.62 КБ

Просмотров

Покупок

Сначала Jаvа официальный день рождения технологии Jаvа - мая г. предназначалась для программирования бытовых электронных устройств, таких как телефоны. Потом Jаvа стала применяться для

Введение

Аккуратно расположив наше представление о мировой известной технологии на поворотных страницах мозаики прошлого, мы приступим к пересказу пылающей истории Java. Итак, в далеком 1995 году, точнее 23 мая, эта инновационная технология была изначально разработана для программирования бытовых электронных устройств, таких как мобильные телефоны, по праву считавшихся недюжинными техническими сокровищами. Но время неумолимо продвигалось вперед, и Java нашла свою уникальную нишу в программировании браузеров, которую не только заняла, но и освоила до совершенства, радуя нас своими незаменимыми апплетами. Java обнаружила новые возможности, когда стало возможным создавать полноценные приложения на этом языке. Было разработано новое средство оформления графических элементов - JavaBeans. Это позволило Java проникнуть в мир распределенных систем и промежуточного программного обеспечения, где была установлена тесная связь с технологией CORBA. Всего один шаг остался до того, как можно будет начать программировать серверы. И этот шаг уже сделан - появились сервлеты и Enterprise JavaBeans (EJB). Теперь серверы должны находиться в состоянии взаимодействовать с базами данных. И вот для этого появились драйверы JDBC (Java DataBase Connection). Оказалось, что взаимодействие прошло успешно, и множество БД и ОС включили Java в свою основу. Некоторые примеры таких систем включают Oracle, Linux, MacOS X и AIX. Однако остается вопрос, какие другие системы еще не использовали Java в своих ядрах? Java стала очень популярной и использование ее продолжает расширяться. Через полгода, вероятно, вы будете слышать о том, что Java уже широко применяется и там. Само понятие Java довольно размытое и его описывают как технологию с размытым содержанием. Одной из причин быстрого и широкого распространения технологии Java является использование нового, специально разработанного языка программирования, также называемого языком Java. Создатели языка собрали его из лучших черт языков Smalltalk, Pascal, С++ и других, отбросив при этом худшие.

Очень важно, что язык программирования Java смог стать настолько популярным, так как удалось совместить в нем достоинства нескольких исходных языков: Smalltalk, Pascal, С++ и др. Создатели позаботились о том, чтобы отобрать только самое лучшее и избавиться от недостатков каждого из них.

Заслуга быстрого и широкого распространения технологии Java во многом лежит в использовании нового языка программирования, специально созданного для нее. Этот язык, называемый также Java, воплощает в себе самые сильные стороны Smalltalk, Pascal, С++ и других языков, которые были отобраны и здесь. Создатели языка смогли оставить только лучшее и, благодаря этому, добиться большой популярности. Язык Java очень удобен для изучения. Программы, написанные на нем, легко читаются и отлаживаются. Существуют разные мнения насчет этого, но я уверен, что первую программу можно написать уже через час после начала изучения языка. Так же, как язык Pascal был языком обучения структурному программированию, язык Java становится языком обучения объектно-ориентированному программированию. е. преобразовать в машинный код, который понимает компьютер. Для выполнения Java-программы необходимо следовать определенному процессу.

Первым шагом является написание исходного модуля на языке Java. Исходный модуль представляет собой текстовый файл, содержащий программный код. Этот файл обычно имеет расширение .java.

После написания исходного модуля следует его компиляция. Компиляция - процесс преобразования исходного кода на языке Java в байт-код, который будет понятен виртуальной машине Java (JVM). Для компиляции Java-программы используется компилятор javac, поставляемый вместе с JDK (Java Development Kit).

После успешной компиляции исходного модуля создается файл с расширением .class, содержащий байт-код программы. Этот файл затем передается виртуальной машине Java для выполнения.

Для выполнения Java-программы необходимо запустить виртуальную машину Java (JVM). JVM интерпретирует байт-код программы и выполняет соответствующие операции. Процесс выполнения программы завершается, когда все инструкции байт-кода были выполнены или при возникновении исключительной ситуации.

Таким образом, для выполнения Java-программы необходимо следовать процессу, включающему написание исходного модуля, его компиляцию в байт-код, и запуск виртуальной машины Java для выполнения программы. Этот процесс обеспечивает перевод программы на языке Java в машинный код, понятный компьютеру, и ее последующее выполнение. Объектный модуль представляет собой последовательность машинных команд. Для его создания необходимо перевести текст, который был сгенерирован нашей системой, с переформулировками и заменой синонимов. Это позволит изменить структуру и содержание текста, избегая повторений и косноязычия. В результате получится новый текст, который выражается более доступно и представляет собой последовательность машинных команд, образующих объектный модуль. Однако выполнение этого модуля занимает время, так как требуется комбинировать объектный модуль с функциями из библиотеки и разрешить взаимосвязи между разделами, чтобы получить загрузочный модуль - полностью готовую программу. Технология Java имеет свои особенности: программа компилируется сразу в машинные команды, но не для конкретного процессора, а для виртуальной машины Java (JVM). Сам исходный модуль, написанный на Java, не может обойти эти процедуры. Система выполнения команд виртуальной машины Java является совокупностью инструкций, предназначенных для выполнения определенных операций. Для экспертов можно пояснить, что данная виртуальная машина полностью основана на стековой архитектуре, что исключает необходимость сложной адресации памяти и применение большого числа регистров. Изучение JVM позволяет понять, что команды, используемые в данной виртуальной машине, являются короткими. Большая часть команд имеет длину всего 1 байт. В связи с этим они получили название байт^коды (bytecodes). Но стоит отметить, что среди них есть и команды, которые занимают 2 и 3 байта. Статистические исследования показывают, что средняя длина команды составляет примерно 1,8 байта. Для полного понимания функционирования виртуальной машины Java, необходимо внимательно изучить спецификацию, где приведено подробное описание всех команд и архитектуры JVM. Только она может предоставить полную информацию о работе данной виртуальной машины. Таким образом, для того чтобы ознакомиться с точными деталями функционирования JVM, рекомендуется обратиться к указанной спецификации. Cуществует еще одна характеристика языка программирования Java - все стандартные функции, которые используются в программе,

подключаются к ней только в процессе выполнения, а не включаются в первоначальный код программы.

Это явление называется динамической компоновкой (dynamic binding) и является особенностью Java, о которой говорят специалисты. В начале процесса программирования в языке Java, программа компилируется и преобразуется в байт-коды, что существенно сокращает размер конечного исполняемого файла. Выполнение данной компиляции не зависит от конкретного типа процессора или архитектуры компьютера. Процесс компиляции возможен после написания программы всего один раз. Байт-коды, представляющие программы, могут быть сохранены в одном или нескольких файлах, их можно хранить как во внешней памяти, так и передавать по сети. Компактные размеры файлов с байт-кодами значительно облегчают использование этой технологии. Байт-коды, скомпилированные из исходного кода программы, могут быть выполнены на любом компьютере с JVM. Архитектура компьютера и тип процессора не играют роли в этом процессе. Таким образом, после компиляции, байт-коды становятся портативными и могут быть запущены на любой системе, поддерживающей JVM. Выполнение программ может быть замедлено в результате интерпретации байт-кодов и динамической компоновки, что противоречит принципу Java "Напиши однажды, выполняй где угодно". Чтобы максимально ускорить выполнение программ, необходимо максимально радикально изменить структуру текста, переставить предложения по смыслу и использовать синонимы. Таким образом, достигается эффективность и оптимизация работы программы. Когда речь идет о передаче байт-кодов по сети, скорость сети играет важную роль и делает все интерпретации медленными. Однако в других ситуациях требуется мощный и быстрый компьютер. Поэтому постоянно совершенствуются интерпретаторы для повышения скорости их работы. Таким образом, скорость интерпретации активно наращивается, несмотря на недостатки передачи данных по сети. Для повышения производительности повторяющихся вычислений были разработаны JIT-компиляторы, которые запоминают интерпретированные участки кода и выполняют их непосредственно в машинных командах процессора при повторном обращении. Применение такого подхода, особенно в циклах, существенно ускоряет выполнение программы. Новые JIT-компиляторы выполняют функцию сохранения интерпретированных участков кода в памяти и повторного использования их при необходимости. Это позволяет избежать повторной интерпретации кода и сразу переходить к его выполнению в виде машинных команд. Результатом такого подхода является значительное повышение скорости вычислений, особенно в случае повторяющихся операций. Таким образом, использование JIT-компиляторов дает возможность эффективно оптимизировать выполнение программ и сократить время, затрачиваемое на вычисления. Специалисты компании SUN разработали инновационную концепцию под названием Hot-Spot, которая внедрена в виртуальную машину Java. Однако необходимо отметить, что наивысшую скорость работы возможно достичь только с помощью специализированного процессора. SUN Microsystems производит микропроцессоры PicoJava, которые функционируют на базе системы команд JVM. Кроме этого, компания планирует выпускать различные модели Java-процессоров повышенной производительности. Не только SUN Microsystems, но и другие компании также разрабатывают Java-процессоры. Для выполнения байт-кодов в программе Java используются процессоры. Однако, на других процессорах требуется дополнительная интерпретация команд JVM в команды конкретного процессора. Это означает, что нужно создать программу-интерпретатор для каждого типа процессоров и каждой архитектуры компьютера. Таким образом, эти процессоры непосредственно выполняют байт-коды, в то время как выполнение программ Java на других процессорах требует интерпретации команд JVM в команды конкретного процессора. Это подразумевает необходимость написания программы-интерпретатора для каждого типа процессоров и для каждой архитектуры компьютера. На данный момент, у нас уже есть практически готовое решение для всех компьютерных платформ. На этих платформах были созданы Java виртуальные машины и для самых популярных платформ имеется несколько реализаций JVM от разных компаний. Существует растущий тренд, когда операционные системы и системы управления базами данных включают в свою архитектуру JVM. Кроме того, была разработана специальная операционная система под названием JavaOS, которая применяется в электронных устройствах. Большинство современных веб-браузеров поддерживают встроенную виртуальную машину Java, которая предназначена для выполнения апплетов. Однако, необходимо отметить, что помимо самой JVM, которая отвечает за интерпретацию байт-кодов на компьютере, необходимо также иметь набор функций, которые могут быть вызваны из байт-кодов и динамически сочетаться с ними. Java библиотека классов может быть представлена в виде набора, содержащего один или несколько пакетов. Для хранения функций можно использовать байт-коды, но если они будут использоваться на определенном компьютере, их можно записать непосредственно в систему команд этого компьютера, чтобы избежать интерпретации байт-кодов. Программисты называют такие функции "родными" методами или native methods. Использование этих методов способствует увеличению скорости выполнения программы. Набор необходимых программных инструментов для работы с языком программирования Java, включающий компиляцию, интерпретацию, отладку и библиотеку классов, предоставляется бесплатно фирмой SUN Microsystems, создателем этой технологии. JDK (Java Development Kit) - полный набор, который включает в себя все нужные программы и инструменты для разработки на Java. Другие компании также предлагают аналогичные инструментальные программы для работы с этим языком. JDK фирмы IBM - набор программ и классов, которые предоставляют различные инструменты для разработки приложений на языке Java. Включает в себя компилятор javac, который преобразует исходный код в байт-коды для выполнения на виртуальной машине JVM. Также в составе JDK есть интерпретатор java, который является реализацией JVM, что позволяет выполнять Java-программы на компьютере. Облегченный интерпретатор jre (в последних версиях уже не включен) также был доступен. Есть также программа просмотра апплетов appletviewer, которая заменяет стандартный веб-браузер для просмотра и отладки апплетов. В JDK также присутствует отладчик jdt, который помогает искать и исправлять ошибки в коде, дизассемблер javap, позволяющий просматривать исходный код Java-классов; программа архивации и сжатия jar, которая помогает создавать и управлять архивами Java; javadoc, программа для создания документации по коду, javah, программа для генерации заголовочных файлов на языке С; javakey, программа для добавления электронной подписи; native2ascii, программа для преобразования бинарных файлов в текстовый формат; rmic и rmiregistry, программы для работы с удаленными объектами; seriaiver, программа для определения версии класса; библиотеки и заголовочные файлы для "родных" методов; и, наконец, библиотека классов Java API, которая предоставляет различные функции и возможности для разработки приложений на языке Java. JDK фирмы IBM пользуется большой популярностью и активно используется разработчиками для создания высококачественных приложений на языке Java. В 1996 году, компания Java выпустила свою первую версию JDK 1.0, которая затем была усовершенствована до версии 1.0.2. В той версии, библиотека классов Java API состояла из 8 различных пакетов. Объем JDK 1.0.2 включал все необходимые компоненты и был сжат в один файл размером приблизительно 5 Мбайт, занимая после распаковки около 8 Мбайт на компьютере. Этот набор инструментов был доступен в таком виде до 1997 года. В 1998 году была выпущена последняя модификация версии JDK 1.1, а именно 1.1.8. В этой версии содержалось 23 пакета классов, а объем ее составлял 8,5 Мбайт в упакованном формате и примерно 30 Мбайт на диске. Сначала было принято решение упаковать все пакеты библиотеки Java API в один архивный файл с названием classes.zip. Этот файл можно использовать без необходимости распаковки, просто вызывая нужные пакеты непосредственно из архива. Однако, позднее, набор инструментальных средств JDK претерпел серьезные изменения. В декабре 1998 года была выпущена новая версия JDK 1.2, которая включала в себя целых 57 пакетов классов. На моем компьютере я храню файл в архивном формате, его размер составляет почти 20 Мбайт. Вместе с ним есть еще один файл, содержащий упакованную документацию, его размер составляет более 17 Мбайт. Полная версия программы занимает 130 Мбайт дискового пространства, причем около 80 Мбайт занимает документация. Java 2 Platform, Standard Edition (J2SE) is the new name given by SUN for all their technology products starting from this version. Similarly, Java Development Kit (JDK) has been renamed as Java 2 SDK, Standard Edition (Software Development Kit) (J2SDK). However, SUN still occasionally uses the old names and in literature, the name Java 2 has become widely accepted. The Java 2 SDK v1.2 includes Core API, which consists of 57 class packages that are mandatory on every platform. Additionally, it also includes Standard Extension API, which are additional class packages. Не актуальна в наше время версия JDK 1.0.2, а в версии Java 2 SDK SE, вышедшей в 2000 году, уже есть 76 пакетов классов в Core API. Для разработки апплетов обычно используется версия JDK 1.1.5 с встроенной графической библиотекой AWT. Она включена в такие популярные интернет-браузеры, как Internet Explorer 5.0 и Netscape Communicator 4.7. В то же время, технология Java 2 нашла широкое применение в серверных и клиент-серверных системах. Помимо JDK, компания SUN также предлагает JRE (Java Runtime Environment) в отдельности. JRE включает в себя все необходимые компоненты для запуска приложений Java, включая виртуальную машину Java (JVM), классы и дополнительные библиотеки. Этот пакет позволяет пользователям запускать Java-приложения без необходимости установки полной версии JDK. JRE поддерживает не только исполнение Java-приложений, но и предоставляет дополнительные инструменты для диагностики и профилирования выполнения приложений. Кроме того, JRE обеспечивает защиту от возможных уязвимостей и обновляется регулярно, чтобы обеспечивать безопасность и стабильность запускаемых Java-приложений. Он часто используется конечными пользователями, которым не требуется разрабатывать Java-программы, но нужно иметь возможность запускать их на своих компьютерах или устройствах. Простая установка и свобода от необходимости настройки делают JRE привлекательным выбором для широкого круга пользователей.