Какими свойствами обладает платформа java

Важнейшая проблема, с которой мы начнем наш разговор, — это разница между языком Java и платформой Java. Это весьма важно понимать разницу  для будущих профессиональных программистов на языке Java, чтобы создавать гибкие, эффективные и элегантные приложения под базы данных Oracle. Удивительно, но разные авторы по-разному определяют и феномен языка, и феномен платформы. Из-за этого может возникать неясность и некоторая путаница и в том, чем отличаются язык и платформа, и в том, к чему относятся те или иные программные функции, используемые в коде приложения.

Четко очертим эти различия прямо сейчас, так как эта разница затрагивает суть самых разных тем программирования. Итак, вот эти определения.

• Язык Java — это статически типизированный объектно-ориентированный язык, над которым мы немного пошутили в разделе «Об этой книге». Надеемся, что вы уже довольно хорошо знакомы с ним. Одно из самых очевидных качеств языка Java заключается в том, что он пригоден для чтения человеком (или, по крайней мере, должен таким быть!).
• Платформа Java — это программное обеспечение, предоставляющее нам среду времени исполнения. Это виртуальная машина Java (JVM), линкующая и выполняющая ваш код в том виде, в каком он ей предоставляется. Код предоставляется в виде файлов классов, непригодных для чтения человеком. Иными словами, машина не интерпретирует непосредственно файлы с исходным кодом на языке Java, а требует предварительного преобразования этого кода в файлы классов.

Одна из основных причин успеха  Java как системы ПО заключается в ее стандартизации. Это означает, что Java имеет спецификации, описывающие, как должна работать платформа. Стандартизация позволяет различным производителям и участникам разнообразных проектов создавать реализации, которые теоретически должны работать одинаково. Такие спецификации не гарантируют, насколько высока будет производительность конкретной реализации одной конкретной задачи, но вполне гарантируют правильность результатов.

Существует несколько отдельных спецификаций, управляющих системой Java. Самые важные из них — это спецификация языка Java (JLS) и спецификация виртуальной машины Java (VMSpec). В версии Java 7 это разделение соблюдается очень строго; на самом деле VMSpec уже нигде не ссылается на JLS. Если вы усматриваете в этом признак того, насколько серьезно в Java 7 поставлена работа с исходными языками, не являющимися Java, то нам нравится ход ваших мыслей, продолжайте в том же духе. Ниже мы подробнее обсудим разницу между двумя этими спецификациями.

При внимательном изучении такого дуализма напрашивается вопрос: «А какова же связь между языком и платформой?» Если в Java 7 они настолько разделены, то как они стыкуются и образуют общую систему Java?

Связь между языком и платформой заключается в совместном использовании файлов классов (файлов в формате .class). Рекомендуем серьезно изучить определение файлов классов. Эти сведения вам точно не помешают, а знание этой темы — один из способов, позволяющих хорошему Java-программисту стать выдающимся. На рис. 1. показан полный процесс создания и использования кода Java.

Рис. 1. Исходный код Java преобразуется в файлы .class, затем с ним производятся манипуляции в период загрузки, после чего он подвергается динамической компиляции

Как понятно из рисунка, код Java начинается в виде исходного кода, написанного программистом и пригодного для чтения человеком. После этого javac компилирует его в файл .class. Затем эта информация загружается в виртуальную машину Java. Обратите внимание, что манипуляции с классами и их изменение зачастую осуществляются в ходе процесса загрузки. Многие популярные фреймворки (особенно те, в названии которых присутствует слово Enterprise) преобразуют классы в ходе загрузки.

Итак, когда мы немного разъяснили разницу между языком и платформой Java, поговорим о некоторых заметных изменениях синтаксиса языка, появившихся в Java 7. Начнем с небольших синтаксических перемен, объединенных в рамках проекта «Монета». Данный пример будет поучительным для программистов, которые стремятся создавать эффективные программы под СУБД Oracle.

13.1 Основные свойства платформы Java

Принято считать, что технология Java зародилась в 1980 г. Она была создана группой разработчиков фирмы Sun Microsystems, инициаторами этого проекта являлись Патрик Нотон и Джеймс Гослинг. Первоначально этот проект (тогда он назывался Oak) предназначался для управления включением в сеть бытовых устройств со встроенными вычислительными возможностями. В 1995 году проект получил свое нынешнее название и был переориентирован на программирование в Internet. В дальнейшем возможности и функции языка и платформы Java существенно расширились. На сегодняшний день можно назвать четыре типа программ, создаваемых в рамках технологии Java:

приложения — программы в обычном смысле, выполняемые, однако, в среде платформы Java;

аплеты — программы, выполняемые в среде Web-броузера, поддерживающего платформу Java (Sun HotJava, Netscape Communicator, Microsoft Internet Explorer), такие программы могут передаваться по Internet и выполняться на компьютере клиента;

сервлеты и корпоративные бины — Java-программы, серверные компоненты распределенных приложений;

программы (пока для них нет общего названия), выполняющиеся в средах продуктов промежуточного программного обеспечения, например, программы для сервера приложений Lotus Domino, хранимые процедуры для СУБД IBM DB2 и Oracle и т.п.

Технология Java состоит из двух основных компонентов:

языка программирования Java [19];

платформы Java [25].

Язык программирования Java является универсальным объектно-ориентированным языком программирования, синтаксис которого очень похож на синтаксис C++. Отличия Java от С++ состоят в том, что, во-первых, Java гораздо более последовательно воплощает парадигму объектно-ориентированного программирования, во-вторых, в Java отсутствуют некоторые свойства C++, делающие последний трудным для понимания и легким для ошибок (например, арифметика указателей), в-третьих, в Java введены некоторые дополнительные свойства, расширяющие его функциональность (например, нити и синхронизация). Сам по себе язык Java был бы не столь интересен (во всяком случае, для нас), если бы не платформа Java. Платформа Java или среда выполнения Java (JRE — java runtime environment) — это набор программных средств, обеспечивающих выполнение Java-программы на любой аппаратной платформе и в среде любой ОС. В JRE входит виртуальная машина Java и набор стандартных библиотек Java. Девиз технологии Java — «написано однажды — работает везде». Sun Microsystems декларирует большой набор достоинств языка и платформы Java, но, безусловно, ключевым достоинством Java является переносимость.

Переносимость в Java достигается за счет того, что Java-программа компилируется не непосредственно в команды какой-либо конкретной ЭВМ, а в, так называемый, байт-код Java — команды некоторой абстрактной машины, называемой виртуальной машиной Java (Java VM), как показано на рисунке 13.1. Конечным результатом (исполняемым модулем) является файл класса — программа в байт-коде Java. На целевой платформе (на той машине, на которой программа выполняется) должна быть запущена программная Java VM, которая эмулирует ЭВМ, способную выполнять команды байт-кода Java. Сама Java VM платформенно-зависимая, то есть, предназначена для выполнения на конкретной платформе и в конкретной операционной системе. Java VM читает команды байт-кода Java и моделирует их выполнение на той аппаратной платформе и в той операционной среде, в которой она работает. При этом она использует библиотеки Java, также платформенно-зависимые. Стержнем технологии являются спецификации байт-кода Java, файла класса и Java VM. Компиляторы Java могут быть созданы (и создаются) разными разработчиками, но все генерируемые ими исполняемые модули должны соответствовать спецификациям байт-кода Java. Более того, существуют и компиляторы других языков программирования, которые генерируют байт-код Java. Также различными разработчиками могут разрабатываться (и разрабатываются) и Java VM, но все Java VM должны выполнять стандартный байт-код Java.

Рисунок 13.1 Выполнение приложения в платформе Java

Итак, Java-программа выполняется в режиме интерпретации. Хотя фирма Sun Microsystems декларирует эффективность в числе основных свойств Java-программ, в отношении быстродействия это утверждение, мягко говоря, сомнительно. Интерпретируемая программа в принципе не может выполняться так же быстро, как программа в целевых кодах. Эффективность работы Java-программ зависит от эффективности работы Java VM, и Java VM разных производителей существенно различаются по этому показателю (лидером является фирма IBM). В составе средств разработки Java имеются также «своевременные» (just-in-time) компиляторы (JIT), которые транслируют байт-код Java в коды целевой платформы, результатом чего является исполняемый модуль в формате целевой платформы и системы. Такой модуль выполняется без участия Java VM, и его выполнение происходит эффективнее, чем выполнение интерпретируемого байт-кода, но это уже выходит за пределы платформы Java.

Таким образом, независимость Java-программ от конкретной аппаратной платформы и ОС достигается за счет того, что Java-платформа является дополнительной «прослойкой» между приложением и ОС и вместо специфических системных вызовов API конкретной ОС приложение использует API JRE или базовые конструкции языка

Ниже мы рассматриваем некоторые особенности виртуального «процессора» Java VM, как той платформы, на которой выполняются Java-программы.