В чем главное преимущество java

Преимущества языка программирования Java

В этом году язык программирования Java отметил свой 25-летний юбилей. Немалый срок, однако, сдавать позиции он точно не собирается. Дело в том, что Java – не просто язык, это универсальная программная платформа, ставшая настоящим прорывом в мире вычислительной техники.

Первую версию Java выпустила в 1995 году компания Sun Microsystems. Язык был назван в честь сорта кофе с одноимённого острова. Этот факт отражен на официальном логотипе.

Изначально язык был создан для программирования бытовых электронных устройств, но очень скоро стало ясно, что его возможности гораздо шире. Язык взяли на вооружение разработчики серверного ПО и клиентских приложений. Так Java начал покорение мира. Очень скоро он вытеснил с рынка очень распространённый в начале 90-х C++.

С 2010 года все права на Java перешли к корпорации Oracle, поглотившей Sun Microsystems. А сам язык вышел на пик своей популярности. И, надо сказать, вполне заслуженно.

Java – универсальный объектно-ориентированный язык со строгой типизацией. В нём реализован принцип WORA (от английского: write once, run anywhere). Это позволяет запускать приложения везде, где есть среда исполнения JRE (от английского: Java Runtime Environment). Механизм работы программ следующий. Исходный материал транслируется в байт-код, который обрабатывается виртуальной машиной Java (JVM). При этом не имеет значения, какая операционная система установлена на устройстве.

Благодаря кроссплатформенности язык получил широкое распространение, регулярно занимает ведущие позиции в Топ-5 авторитетных международных рейтингов.

PYPL (PopularitY of Programming Language) – специализированный рейтинг, основанный на данных Google SE. Взглянем на его первую пятёрку. Java – на почётном втором месте.

Stack Overflow (раздел технологий) – расширенный рейтинг, основан на количестве вопросов, касающихся языков программирования и скриптов. Java – в первой пятёрке.

В международных рейтингах IEEE Spectrum и TIOBE (также как в PYPL) Java занимает вторые места в ТОП-5 (за 2019/2020 год). Это однозначно свидетельствует о лидирующих позициях языка в мировой IT-индустрии.

Java был протестирован программистами в самых разных сферах: от карманных компьютеров до интерактивного телевидения. Сейчас он наиболее востребован в таких направлениях, как

• веб-разработка (масштабные бизнес-проекты);
• программы для ПК (десктопный софт);
• компьютерные игры (например, Minecraft);
• приложения для мобильных устройств (ОС Android);
• научные исследования и разработки;
• промышленный программинг.

Компания ORACLE утверждает, что общее количество всех устройств, работающих с Java, достигло 3-х миллиардов. Это сообщение стало маркетинговым аргументом. Даже если цифра слегка преувеличена, популярность языка не вызывает сомнений.

Изначально перед создателями Java стояла задача сделать синтаксис более простым и понятным в сравнении с С/С++. В итоге так и получилось. Сходство между этими языками есть, но освоить Java и кодировать на нём гораздо легче.

У Java масса достоинств, благодаря которым многие разработчики выбирают именно его.

Простота – первое техническое достоинство Java. У него чёткие синтаксические правила и понятная семантика. Рациональность и краткость очень полезны для обработки кода машинами с ограниченным объёмом ресурсов. Для встроенных устройств создана специальная платформа Java Micro Edition.

Объектно-ориентированный подход. За 3 десятилетия он доказал свою эффективность. Суть состоит в том, что в центре внимания находятся данные (объекты), интерфейсы и алгоритмы вторичны. Другими словами, мы отталкиваемся от результата при выборе инструментов, способов их применения.

Безопасность. Важнейший критерий, учитывая применение языка в сетевых / распределенных средах. Разработчики проделали большую работу по защите платформы Java. И она продолжается. Обойти или взломать механизмы защиты крайне сложно. Пример: использование классов, имеющих цифровую подпись. Полные права предоставляются только при полном доверии автору класса.

Производительность. Изначально она вызывала вопросы. Новые версии динамических компиляторов Java не уступают традиционным из других платформ. Мощный прирост скорости обработки даёт оптимизация тех фрагментов кода, которая исполняется чаще. При необходимости те или иные приёмы оптимизации включаются или отменяются JIT-компилятором.

Надёжность – одно из важнейших преимуществ. Программы на Java стабильно работают в любых условиях. Компилятор способен выявить ошибки ещё до выполнения кода, то есть на ранних стадиях. Контроль выполнения позволяет предотвратить сбои в памяти (например, из-за неточного указателя). Сами указатели можно применять не везде, а только там, где это необходимо (скажем, в работе со связными списками).

Независимость от аппаратной части и ОС. Важно лишь наличие исполняющей среды и JVM. А компьютерная архитектура в целом значения не имеет. Байт-код легко интерпретируется на любой машине. Подход доказал свою состоятельность во многом благодаря динамической компиляции. Кроссплатформенностью отличается также интерфейс, реализованный в системных библиотеках.

Динамичность и адаптируемость. Эта особенность позволяет Java не теряться в постоянно изменяющейся среде. При необходимости можно добавить в библиотеки новые объекты, методы. При этом трогать приложения, использующие данные библиотеки не нужно. Отследить информацию о структуре объектов, их поведении, о ходе выполнения программы очень легко.

Удобные и эффективные сетевые возможности. Приложения умеют находить нужные объекты в сети и открывать к ним доступ. Причём так же легко, как будто мы имеем дело с локальной файловой системой. Имеется обширная программная библиотека для передачи данных по самым распространённым протоколам: FTP, HTTP, TCP/IP. Работает механизм вызова удалённых методов.

Не надо забывать, что Java – это трио, состоящее из языка программирования, мощного универсального обработчика и внушительной библиотеки. Все эти наработки доступны программистам. Им не нужно разрабатывать с нуля многие необходимые процедуры (доступ к сети, базам данных и т.п). Это тоже весомый аргумент в пользу Java.

Учитывая вышеизложенное, можно смело утверждать: Java – хороший язык программирования. Отличным его делает востребованность специалистов и высокая зарплата. По числу вакансий в России он уступает, разве что, Javascript. Ведущая рекрутинговая компания России HeadHunter предлагает более 5000 вариантов занятости. Это не считая фриланса.

Важно и то, что зарплата специалиста составляет от 90000 рублей при полной занятости. Это очень достойный уровень. Вообще, программисты Java зарабатывают выше многих коллег, работающих с другими языками. Опытный Java-разработчик вполне может рассчитывать на доход 130-150 тысяч в месяц.

Java достаточно прост в изучении, снисходителен к новичкам. Для начала надо изучить базовую часть. Затем уже осваиваются требуемые навыки по выбранному направлению. Специалистом начального уровня реально стать за 6-12 месяцев. Практика и знание английского языка будут способствовать скорейшему достижению успеха. Доступный и быстрый старт – ещё одно неоспоримое достоинство.

Сегодня Java представляет собой мощную, универсальную платформу для создания прикладного программного обеспечения:

• серверной логики;
• распределённых систем;
• веб-приложений;
• десктопных программ;
• мобильных приложений.

В арсенале Java имеются солидные библиотеки, наработки, готовые решения. По совокупности таких свойств, как безопасность, надёжность и динамичность, Java несомненно лидирует. Производительность платформы с момента выхода первой версии заметно возросла.

В обозримом будущем востребованность Java и его экосистемы вопросов не вызывает. Наоборот, спрос на специалистов по языку растёт. А вместе с ним предлагаются всё более выгодные условия. Есть возможность устроиться на работу как в России, так и за рубежом.

Конечно, недостатки у Java тоже есть. Например, платное коммерческое использование. Но на фоне столь внушительных достоинств минусы выглядят лишь придирками. А плюсы делают язык незаменимым и перспективным.

Why Java is the best Programming language to Learn Coding?

Even after 25 years, Java is still very popular for backend developer and it's also the best language to start programming and coding for beginners

I often receive questions like which is a first programming language to learn?, Is Java a good programming language to start with?, how good Java is as a first programming language, which is the best programming language for beginners, or shall I start with Java or Python?.

Well, the answer to all these questions is, Java is one of the most popular programming languages, and there are a lot of reasons to learn Java, starting with Job opportunities to leveraging community support.

But, in the context of beginning programming or choosing Java as the first language, my most significant reason is that it’s simpler to learn.

People may argue that Python is even simpler and doesn’t even require to compile but I personally found Java much easier to read and understand.

The last generation of programmers started learning to program using languages like BASIC and then grew up learning C and C++ with Java as their second or third programming language.

One reason for this could be that C and C++ were more prevalent in those days than Java, the other most curriculum was designed to teach C and C++, and there was no Python those days, at least not in our college.

This is true, *often we don’t make a choice, and we learn as part of the programming curriculum at school and colleges. In my time, C was the first programming language in our engineering college, and then we learned C++, VB, VC++, and finally Java.

Now I am saying Java more straightforward and easy to learn, but I still remember saying it was more complicated than C++ because I had to type System.out.println() instead of simpler cout to print something on the screen, but that was just a momentary feeling.

When I started writing and maintaining bigger programs, I found Java much more readable, and you can think about what code is doing. Debugging and finding a problem was also much more comfortable in Java than compared to C++ or C.

By the way, I learn professional programming, or you say real coding only on my first job, and that was when I seriously started learning Java.

Is Java a Good Programming Language to Start With?

Here are my couple of reasons, why I think Java is the right programming language to start learning to code:

1. Simple

Java is simpler, the syntax is much more readable than C, C++ or any other language.

2. Object-Oriented Programming

Java is good to learn Object-Oriented programming, but not so good for procedural one, prefer C there. The OOP or Object Oriented programming is a useful skill because it handles the complexity of a real-world application quite well. It’s easier to think in terms of class and objects.

3. Rich API and third-party libraries

Java has a rich API, and you can do a lot more with Java including graphics, sound and most likely writing small games like Tic Tac Toe, Tetris, etc.

Not that you cannot do that with other languages, you often need to download and install different modules and library, which is a tough job for a starter. When you install Java, most of these feature comes as part of the installation only.

4. Community Support

Java has strong community support, no matter what kind of questions, doubt, or issue you have, Google can find answers for you. If not Google, then StackOverflow, Java forums, and a lot of other communities are there to help you out.

This is really the single biggest reason I suggest beginners learn to code using Java because when you are starting to learn to program you will face many different kinds of issues to understand for both programming fundamentals and Java.

Because there are millions of Java developers around and a big community is there to support, most likely you will find answers quickly without getting frustrated and disappointed.

5. Strongly typed language

Java is a strongly typed language, which catches many newbie mistakes. Also valid, to a lesser extent, for static typing. This is another reason I suggest beginners learn Java first then Python because Python is a dynamic typing language, you don’t need to define types which make learning confusing a bit.

6. Built-in Garbage Collector

Java comes with an in-built Garbage collection, which is a big plus for a complete beginner. Dealing with memory management is a big thing at the start of learning programming.

These are some of the reasons why I think beginners should learn Java first than any other language. I may be biased because I am a Java programmer, but I also know Python, and I have also done professional programming in C and C++. From that experience, I can say that Java is undoubtedly one of the best programming languages for beginners.

If you have already made up your mind to learn Java, then you can join The Complete Java Masterclass to start your journey into the beautiful world of Java. This is one of the best courses to learn Java for beginners. It’s comprehensive but at the same time hands-on and suitable for beginners.

Is Learning Java enough to become a Software Developer?

Now the question is the difference, It’s NOT. As a programmer, you must know a lot of things, like data structures, algorithms, memory management, object-oriented programming, scripting, etc. and different language teaches you a different thing.

Once you are comfortable with Java, you can move to other useful programming languages like Scala, JavaScript, or also go towards scripting languages, like Python, which doesn’t need to be compiled.

To be successful in a programming career, you need to keep learning and evolving, that’s the biggest challenge of this field. If you happen to love programming and learn new technologies and languages, then this is the right field for you.

Another important thing for a successful programmer is to develop debugging skills, which is a reasoning based skill. If you want to become a better Java developer, you can also see my recent post about 10 tips to become a better Java developer

If you are good with reasoning and can make a conclusion based upon limited available information, then it will be easy for you to troubleshoot issues and find problems.

Having a good knowledge of IDE like Eclipse, Netbeans, or IntelliJIDEA will also help you with your coding and debugging journey, Java is blessed with a really excellent tool.

That’s all on this folks. In my opinion, Java is definitely an excellent language to start programming with, because it’s simpler than many others and focuses truly on programming rather than managing systems, like memory management.

If you are convinced to start learning to code with Java than pick up a copy of Head First Java or join The Complete Java Masterclass and start your journey of programming with one of the best programming languages, Java.

In short, You can definitely choose Java as your first programming language and once you are comfortable, try to learn a couple of more, like JavaScript or Python.

Thanks for reading this article so far. If you like this article, then please share it with your friends and colleagues. If you have any questions or feedback, then please drop a note.

P. S. — If you like books, you can also check out this list of Must-Read Java Programming books to learn Java in depth.

Какая основная идея языка?

Кроссплатформенность — «написано/скомпилировано однажды, запускается везде» (compile once, run anywhere).

Приложения Java обычно транслируются в специальный байт-код, поэтому они могут работать на любой компьютерной архитектуре, для которой существует реализация виртуальной Java- машины.

Байт-код Java — набор инструкций, исполняемых виртуальной машиной Java.

Каждый код операции байт-кода — один байт. Используются не все 256 возможных значений кодов операций.

51 из них зарезервированы для использования в будущем.

За счет чего обеспечивается кросс-платформенность?

Java Virtual Machine (JVM) — виртуальная машина Java — основная часть исполняющей системы Java, так называемой Java Runtime Environment (JRE).

Виртуальная машина Java исполняет байт-код Java, предварительно созданный из исходного текста Java-программы компилятором Java (javac). JVM может также использоваться для выполнения программ, написанных на других языках программирования.

Например, исходный код на языке Ada может быть скомпилирован в байт-код Java, который затем может выполниться с помощью JVM.

Какие преимущества у JAVA?

• Объектно-ориентированный: все является объектом. Дополнение может быть легко расширено.
• Платформонезависимый
• Простой для понимания: основные концепции ООП.
• Безопасный: методы проверки подлинности основаны на шифровании с открытым ключом.
• Архитектурно-нейтральным: компилятор генерирует архитектурно-нейтральные объекты формата файла, что делает скомпилированный код исполняемым на многих процессорах, с наличием системе Java Runtime.
• Портативный: архитектурно-нейтральный и не имеющий зависимости от реализации аспектов спецификаций — все это делает Java портативным. Компилятор в Java написан на ANSI C с чистой переносимостью, который является подмножеством POSIX.
• Прочный: прилагает усилия, чтобы устранить ошибки в различных ситуациях, делая упор в основном на время компиляции, проверку ошибок и проверку во время выполнения.
• Язык для распределенного программирования и комфортной удаленной совместной работы.

Специфическая для Java методология распределенных вычислений называется Remote Method Invocation (RMI). RMI позволяет использовать все преимущества Java: безопасность, независимость от платформы и объектно-ориентированное программирование для распределенных вычислений.

Какие недостатки у JAVA?

• Платное коммерческое использование. Oracle с 2019 взимает плату за использование Java Standard Edition 8 в «коммерческих целях».
• Низкая производительность (из-за компиляции и абстракции с помощью виртуальной машины, очистки памяти, взаимная блокировка потоков).
• Отсутствие нативного дизайна для создания графического интерфейса пользователя (GUI). Есть Swing, SWT, JavaFX, JSF …но не катят.
• Многословный и сложный код. длинные, чрезмерно сложные предложения затрудняют чтение и просмотр кода. Как и естественные языки, многие языки программирования высокого уровня содержат лишнюю информацию.

Что такое JDK? Что в него входит?

Java Development Kit (JDK) — комплект разработчика приложений на языке Java:

• исполнительная система Java (JRE: Java Virtual Machine (JVM) + библиотеки Java-классов).
• компилятор Java (javac)
• стандартные библиотеки классов Java, примеры, документацию, утилиты (вспомогательная компьютерная программа в составе общего программного обеспечения для выполнения специализированных типовых задач, связанных с работой оборудования и операционной системы)

JDK позволяет разработчикам создавать программы, которые могут выполняться и запускаться посредством JVM и JRE;

Что такое JRE? Что в него входит?

Java Runtime Environment (JRE среда выполнения для Java) — минимальная реализация виртуальной машины, необходимая для исполнения Java-приложений, без компилятора и других средств разработки: Java Virtual Machine + и библиотеки Java-классов.

Как JRE работает с JVM

Виртуальная машина Java — программное обеспечение, отвечающее за выполнение Java-программ. JRE — это программа, которая берет ваш Java-код, объединяет его с необходимыми библиотеками и запускает JVM для его выполнения. JRE содержит программное обеспечение и библиотеки, которые требуются для работы вашей программы. Например, загрузчик классов Java является частью JRE. Эта важная часть программного обеспечения загружает скомпилированный Java-код в память и соединяет с соответствующими библиотеками. В этом многоуровневом представлении JVM создается средой выполнения Java. С точки зрения пакета, JRE содержит JVM, как показано на рисунке:

Что такое JVM?

Java Virtual Machine (JVM) — это программа, предназначенная для выполнения других программ.

Это основная часть JRE. Исполняет байт-код Java, предварительно созданный из исходного текста Java-программы компилятором Java (javac). JVM может также использоваться для выполнения программ, написанных на других языках программирования.

Например, исходный код на языке Ada может быть скомпилирован в байт-код Java, который затем может выполниться с помощью JVM

JVM имеет две основные функции:

1. Позволяет запускать Java-приложения на любых устройствах или операционных системах.
2. Управляет и оптимизирует память, используемую приложением.

Что такое byte code?

Промежуточное представление кода, в которое может быть переведена компьютерная программа автоматическими средствами. Машинно-независимый код низкого уровня, генерируемый транслятором из исходного кода — набор валидных (соответствующих спецификации Java) команд.

Что такое загрузчик классов (classloader)?

Загрузчик классов является частью JRE, которая динамически загружает Java классы в JVM.

Обычно классы загружаются только по запросу. Система исполнения в Java не должна знать о файлах и файловых системах благодаря загрузчику классов. Делегирование является важной концепцией, которую выполняет загрузчик.

Загрузчик классов отвечает за поиск библиотек, чтение их содержимого и загрузку классов, содержащихся в библиотеках. Эта загрузка обычно выполняется «по требованию», поскольку она не происходит до тех пор, пока программа не вызовет класс. Класс с именем может быть загружен только один раз данным загрузчиком классов.

При запуске JVM, используются три загрузчика классов:

• Bootstrap class loader (Загрузчик класса Bootstrap)
• Extensions class loader (Загрузчик класса расширений)
• System class loader (Системный загрузчик классов)

Загрузчик класса Bootstrap — загружает основные библиотеки Java, расположенные в папке <JAVA_HOME>/jre/lib. Этот загрузчик является частью ядра JVM, написан на нативном коде.

Загрузчик класса расширений — загружает код в каталоги расширений. <JAVA_HOME>/jre/lib/ext, или любой другой каталог, указанный системным свойством java.ext.dirs.

Системный загрузчик — загружает код, найденный в java.class.path, который сопоставляется с переменной среды CLASSPATH. Это реализуется классом sun.misc.Launcher$AppClassLoader.

Загрузчик классов выполняет три основных действия в строгом порядке:

• Загрузка: находит и импортирует двоичные данные для типа.
• Связывание: выполняет проверку, подготовку и (необязательно) разрешение.
  • Проверка: обеспечивает правильность импортируемого типа.
  • Подготовка: выделяет память для переменных класса и инициализация памяти значениями по умолчанию.
  • Разрешение: преобразует символические ссылки из типа в прямые ссылки.

  Пользовательский загрузчик классов

  Загрузчик классов написан на Java. Поэтому возможно создать свой собственный загрузчик классов, не понимая тонких деталей JVM. У каждого загрузчика классов Java есть родительский загрузчик классов, определенный при создании экземпляра нового загрузчика классов или в качестве системного загрузчика классов по умолчанию для виртуальной машины.

  Что делает возможным следующее:

  • загружать или выгружать классы во время выполнения (например, динамически загружать библиотеки во время выполнения, даже из ресурса HTTP). Это важная особенность для:
    • реализация скриптовых языков;
    • использование bean builders;
    • добавить пользовательскую расширение;
    • позволяя нескольким пространствам имен общаться.

    Например, это одна из основ протоколов CORBA / RMI;

    (например, можно использовать зашифрованный байт-код класса Java);

    (например, для переплетения аспектов во время загрузки при использовании аспектно-ориентированного программирования);

    Что такое JIT?

    JIT-компиляция (англ. Just-in-time compilation, компиляция «на лету»), динамическая компиляция (англ. dynamic translation) — технология увеличения производительности программных систем, использующих байт-код, путём компиляции байт-кода в машинный код или в другой формат непосредственно во время работы программы.

    Что такое сборщик мусора?

    Способ автоматического управления памятью.

    Сборщик мусора (Garbage Collector) должен делать всего две вещи:

    Находить мусор — неиспользуемые объекты.

    Объект считается неиспользуемым, если ни одна из сущностей в коде, выполняемом в данный момент, не содержит ссылок на него, либо цепочка ссылок, которая могла бы связать объект с некоторой сущностью приложения, обрывается.

    Работа сборщика мусора не бесплатная, она оплачивается ресурсами компьютера и задержками в выполнении программы.

    Обнаружение мусора

    Существует два подхода к обнаружению мусора:

    • Reference counting;
    • Tracing;

    Reference counting (подсчёт ссылок).

    Суть этого подхода состоит в том, что каждый объект имеет счетчик. Счетчик хранит информацию о том, сколько ссылок указывает на объект. Когда ссылка уничтожается, счетчик уменьшается. Если значение счетчика равно нулю — объект можно считать мусором.

    Главным минусом такого подхода является сложность обеспечения точности счетчика. Также при таком подходе сложно выявлять циклические зависимости (когда два объекта указывают друг на друга, но ни один живой объект на них не ссылается), что приводит к утечкам памяти.

    Tracing (трассировка)

    — живыми могут считаться только те объекты, до которых мы можем добраться из корневых точек (GC Root) и те объекты, которые доступны с живого объекта. Всё остальное — мусор.

    Существует 4 типа корневых точки:

    • Локальные переменные и параметры методов;
    • Потоки;
    • Статические переменные;
    • Ссылки из JNI.

    Самое простое java приложение будет иметь корневые точки:

    • Локальные переменные внутри main() метода и параметры main() метода;
    • Поток который выполняет main();
    • Статические переменные класса, внутри которого находится main() метод.

    Таким образом, если мы представим все объекты и ссылки между ними как дерево, то нам нужно будет пройти с корневых узлов (точек) по всем рёбрам. При этом узлы, до которых мы сможем добраться — не мусор, все остальные — мусор. При таком подходе циклические зависимости легко выявляются. HotSpot VM использует именно такой подход.

    Очистка от мусора

    Для очистки памяти от мусора существуют два основных метода:

    • Copying collectors
    • Mark-and-sweep

    При Copying collectors подходе память делится на две части «from-space» и «to-space», при этом сам принцип работы такой:

    • Объекты создаются в «from-space»;
    • Когда «from-space» заполняется, приложение приостанавливается;
    • Запускается сборщик мусора. Находятся живые объекты в «from-space» и копируются в «to-space»;
    • Когда все объекты скопированы «from-space» полностью очищается;
    • «to-space» и «from-space» меняются местами.

    Главный плюс такого подхода в том, что объекты плотно забивают память.

    Минусы подхода:

    1. Приложение должно быть остановлено на время, необходимое для полного прохождения цикла сборки мусора;
    2. В худшем случае (когда все объекты живые) «form-space» и «to-space» будут обязаны быть одинакового размера.

    Алгоритм работы mark-and-sweep можно описать так:

    • Объекты создаются в памяти;
    • В момент, когда нужно запустить сборщик мусора приложение приостанавливается;
    • Сборщик проходится по дереву объектов, помечая живые объекты;
    • Сборщик проходится по всей памяти, находя все не отмеченные куски памяти и сохраняя их в «free list»;
    • Когда новые объекты начинают создаваться они создаются в памяти доступной во «free list».

    Минусы этого способа:

    1. Приложение не работает пока происходит сборка мусора;
    2. Время остановки напрямую зависит от размеров памяти и количества объектов;
    3. Если не использовать «compacting» память будет использоваться не эффективно.

    Сборщики мусора HotSpot VM

    Они используют комбинированный подход Generational Garbage Collection , который позволяет использовать разные алгоритмы для разных этапов сборки мусора.

    Этот подход опирается на том, что:

    • большинство создаваемых объектов быстро становятся мусором;
    • существует мало связей между объектами, которые были созданы в прошлом и только что созданными объектами.

    Как работает сборщик мусора?

    Механизм сборки мусора — это процесс освобождения места в куче, для возможности добавления новых объектов.

    Объекты создаются посредством оператора new , тем самым присваивая объекту ссылку.

    Для окончания работы с объектом достаточно просто перестать на него ссылаться, например, присвоив переменной ссылку на другой объект или значение null . Так же можно прекратить выполнение метода, чтобы его локальные переменные завершили свое существование естественным образом.

    Объекты, на которые отсутствуют ссылки, принято называть мусором (garbage), который будет удален.

    Виртуальная машина Java, применяя механизм сборки мусора, гарантирует, что любой объект, обладающий ссылками, остается в памяти — все объекты, которые недостижимы из исполняемого кода, ввиду отсутствия ссылок на них, удаляются с высвобождением отведенной для них памяти. Точнее говоря, объект не попадает в сферу действия процесса сборки мусора, если он достижим посредством цепочки ссылок, начиная с корневой (GC Root) ссылки, т.е. ссылки, непосредственно существующей в выполняемом коде.

    Память освобождается сборщиком мусора по его собственному «усмотрению». Программа может успешно завершить работу, не исчерпав ресурсов свободной памяти или даже не приблизившись к этой черте и поэтому ей так и не потребуются «услуги» сборщика мусора.

    Мусор собирается системой автоматически, без вмешательства пользователя или программиста, но это не значит, что этот процесс не требует внимания вовсе. Необходимость создания и удаления большого количества объектов существенным образом сказывается на производительности приложений и если быстродействие программы является важным фактором, следует тщательно обдумывать решения, связанные с созданием объектов, — это, в свою очередь, уменьшит и объем мусора, подлежащего утилизации.

    Какие разновидности сборщиков мусора реализованы в виртуальной машине HotSpot?

    Java HotSpot VM предоставляет разработчикам на выбор четыре различных сборщика мусора:

    Serial (последовательный) — самый простой вариант для приложений с небольшим объемом данных и не требовательных к задержкам. На данный момент используется сравнительно редко, но на слабых компьютерах может быть выбран виртуальной машиной в качестве сборщика по умолчанию.

    Использование Serial GC включается опцией:

    Parallel (параллельный) — наследует подходы к сборке от последовательного сборщика, но добавляет параллелизм в некоторые операции, а также возможности по автоматической подстройке под требуемые параметры производительности.

    Параллельный сборщик включается опцией:

    Concurrent Mark Sweep (CMS) — нацелен на снижение максимальных задержек путем выполнения части работ по сборке мусора параллельно с основными потоками приложения. Подходит для работы с относительно большими объемами данных в памяти.

    Использование CMS GC включается опцией:

    Garbage-First (G1) — создан для замены CMS, особенно в серверных приложениях, работающих на многопроцессорных серверах и оперирующих большими объемами данных.

    G1 включается опцией Java:

    Что такое Heap и Stack память в Java?

    Heap (куча) используется Java Runtime для выделения памяти под объекты и классы.

    Создание нового объекта также происходит в куче. Это же является областью работы сборщика мусора. Любой объект, созданный в куче, имеет глобальный доступ и на него могут ссылаться из любой части приложения.

    Stack (стек) это область хранения данных также находящееся в общей оперативной памяти (RAM) только для одного потока.

    Всякий раз, когда вызывается метод, в памяти стека создается новый блок, который содержит примитивы и ссылки на другие объекты в методе. Как только метод заканчивает работу, блок также перестает использоваться, тем самым предоставляя доступ для следующего метода. Размер стековой памяти намного меньше объема памяти в куче. Стек в Java работает по схеме LIFO (Последний-зашел-Первый-вышел)

    Различия между Heap и Stack

    • Куча используется всеми частями приложения в то время как стек используется только одним потоком исполнения программы.
    • Всякий раз, когда создается объект, он всегда хранится в куче, а в памяти стека содержится лишь ссылка на него. Память стека содержит только локальные переменные примитивных типов и ссылки на объекты в куче.
    • Объекты в куче доступны с любой точке программы, в то время как стековая память не может быть доступна для других потоков, только для одного потока.
    • Стековая память существует лишь какое-то время работы программы, а память в куче живет с самого начала до конца работы программы.

    Если память стека полностью занята, то Java Runtime бросает исключение:

    Если заполнена память кучи, то бросается исключение:

    java.lang.OutOfMemoryError: Java Heap Space

    Верно ли утверждение, что примитивные типы данных всегда хранятся в стеке, а экземпляры ссылочных типов данных в куче?

    Не совсем. Примитивное поле экземпляра класса хранится не в стеке, а в куче. Любой объект (всё, что явно или неявно создаётся при помощи оператора new) хранится в куче.

    Каким образом передаются переменные в методы, по значению или по ссылке?

    В Java параметры всегда передаются только по значению, что определяется как «скопировать значение и передать копию». С примитивами это будет копия содержимого. Со ссылками — тоже копия содержимого, т.е. копия ссылки. При этом внутренние члены ссылочных типов через такую копию изменить возможно, а вот саму ссылку, указывающую на экземпляр — нет.

    Введение в Java

    Java — это кроссплатформенный объектно-ориентированный язык программирования общего назначения. Язык проектировался с целью минимизации зависимостей от реализации так, чтобы однажды написанное и скомпилированное приложение работало на всех платформах, поддерживаемых Java, без надобности перекомпиляции. Java популярна благодаря своей простоте, надежности и безопасности. Ее дизайн позволяет создавать модульные программы из повторно используемого кода. Она широко используется в приложениях корпоративного уровня.

    История возникновения и развития Java

    В 1991 году Джеймс Гослинг, Майк Шеридан и Патрик Нотов — команда инженеров компании Sun, известная под названием Green, инициировала начало разработки нового языка программирования.

    Изначально язык назывался Oak. Но из-за того, что язык с таким названием уже существовал, было принято решение о его переименовании. Предложенными вариантами были: Silk, Jolt, Revolutionary, DNA, Dynamic и т.д. Джеймс Гослинг считал, что Java было одним из лучших имен, наравне с Silk, и поскольку Java было уникальным названием, большинство предпочли его. Ява (англ. «Java») — это название острова в Индонезии, в честь которого названа марка кофе «Java», именно поэтому на эмблеме языка изображена чашка с горячим кофе.

    Логотип языка программирования Java

    Java была разработана Джеймсом Гослингом в компании Sun Microsystems, а позже — приобретена корпорацией Oracle. Именно Джеймс Гослинг считается «отцом Java».

    Первый релиз Java (Java 1.0) был представлен компанией Sun Microsystems на конференции SunWorld в 1995 году, однако на тот момент язык все еще находился на стадии разработки, и официальный релиз состоялся лишь в 1996 году.

    В основу создания Java были заложены такие принципы, как: простота, надежность, безопасность, кроссплатформенность, многопоточность, интерпретируемость, производительность… и переносимость. Артур Ван Хофф переписал компилятор Java 1.0, чтобы он точно соответствовал спецификациям языка. С появлением Java 2, разработчики создали несколько конфигураций для разных типов платформ. В 1997 году Sun Microsystems обратилась к органу по стандартизации ISO и формализовала язык, но вскоре отошла от этого процесса.

    Sun сделала большинство реализаций Java бесплатными, несмотря на их проприетарный статус. Они зарабатывали на Java, продавая лицензии на специализированные продукты, такие как Java Enterprise System.

    В 2006 году Sun выпустила большую часть своей виртуальной машины Java как бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом. В 2007 году Sun завершила процесс, сделав весь основной код своей JVM доступным на условиях распространения с открытым исходным кодом. В 2010 году Sun Microsystems была приобретена компанией Oracle, и с тех пор права на Java перешли к ней.

    Последняя версия языка Java на текущий момент — Java 20, была выпущена в марте 2023 года. Она содержит множество новых функций и усовершенствований, которые делают ее еще более удобной и эффективной для разработки широкого спектра приложений.

    В целом, Java остается одним из наиболее популярных языков программирования в мире и продолжает активно развиваться и совершенствоваться.

    Область применения Java

    Благодаря безопасности, реализованной на уровне языка, Java активно используется для создания защищенных банковских систем, а также приложений для торговли на финансовых рынках.

    До выпуска Nougat версии 7.0, Java была единственным официально поддерживаемым языком программирования для создания приложений на Android. Несмотря на появление новых технологий, на сегодняшний день Java продолжает оставаться одним из наиболее популярных языков программирования для разработки Android-приложений.

    Основными сферами применения Java являются:

    разработка в сфере автоматизации работы крупных предприятий (Java Enterprise);

    сфера финансового ПО (банковские приложения и приложения для торговли на финансовых рынках);

    Big Data и Data Science;

    IoT (Internet of Things).

    Java-терминология

    Перед изучением Java необходимо ознакомиться со следующими общими терминами:

    JDK, JRE и JVM

    JVM (сокр. от англ. «Java Virtual Machine») — это виртуальная/абстрактная машина, которая позволяет компьютеру запускать и выполнять Java-программы.

    JRE (сокр. от англ. «Java Runtime Environment») — среда выполнения Java; набор программного обеспечения, необходимый для исполнения Java-приложений, который обязательно включает в себя реализацию JVM и библиотеки Java-классов (Стандартную библиотеку Java), а также может содержать другие компоненты.

    JDK (сокр. от англ. «Java Development Kit») — это набор программных инструментов, необходимых для разработки Java-приложений. При скачивании JDK, автоматически загружается и JRE (а значит, и JVM). В JDK, помимо JRE, также содержится ряд инструментов разработки — компиляторы, отладчики, JavaDoc и т.д.

    Байт-код

    После того, как компилятор Java (javac) скомпилировал исходный код Java-приложения в байт-код, он сохраняет его в виде файлов с расширением .class — файлов Java-классов. Для каждого файла программы в формате .java создается соответствующий файл в формате .class, в котором содержится скомпилированный в байт-код Java-класс. Файлы Java-классов выполняются JVM. Однако .class-файлы являются бинарными (состоят из последовательностей 0 и 1 ), чтобы конвертировать их в более читабельный вид, можно воспользоваться дизассемблером, например — javap.

    Сборщик мусора

    Java не разрешает ручное управление памятью из соображений безопасности (в отличие от языка C++). Вместо этого в JVM есть сборщик мусора (Garbage Collector) — специальная программа, которая обеспечивает автоматическое управление памятью. Таким образом, Java облегчает жизнь программистам, управляя памятью самостоятельно. Однако необходимо помнить, что сборщик мусора не удаляет объекты и не может повторно использовать память, выделенную для них, пока на них есть хотя бы одна ссылка (т.е. пока объект используется). Поэтому необходимо быть осторожным при написании кода, в котором объекты используются длительное время.

    Classpath

    Classpath — это параметр, который определяет, где JVM должна искать файлы Java-классов (.class), необходимые для выполнения Java-программы. Classpath может быть определен как переменная окружения, так и параметр командной строки при запуске программы. Если параметр classpath не задан, JVM будет искать файлы Java-классов в текущем рабочем каталоге. В общем, чтобы Java-программа могла работать правильно, нужно установить корректный classpath, используя который, JVM сможет найти все необходимые для выполнения Java-приложения .class-файлы.

    Особенности Java

    Кроссплатформенность

    Java обладает кроссплатформенностью благодаря использованию JVM, которая позволяет выполнять байт-код Java на любой платформе, на которой установлена её подходящая реализация. Данная концепция называется WORA (сокр. от англ. «Write Once, Run Anywhere»), она позволяет единожды написать приложение, а затем запускать его на любой платформе, на которой установлена соответствующая реализация JVM. После компиляции Java-приложения на Windows, оно без проблем будет работать и на Linux, и на macOS, при условии, что на них установлены подходящие реализации JVM. Хотя для каждой операционной системы имеется своя реализация JVM, результат выполнения одного и того же байт-кода Java будет одинаковым на всех ОС. Именно поэтому Java является кроссплатформенным (платформенно-независимым) языком программирования.

    Объектно-ориентированность

    Java — это объектно-ориентированный язык программирования, который поддерживает абстракции «класса» (описание сущности программы) и «объекта» (экземпляр класса), а также реализует основные парадигмы объектно-ориентированного программирования, такие как:

    Инкапсуляция — объединение данных и функций их обработки в единое целое — класс, а также их защита от внешнего вмешательства посредством модификаторов доступа.

    Наследование — создание новых классов на основе уже существующих.

    Полиморфизм — получение разной реализации кода по одному и тому же интерфейсу.

    Абстракция — выделение общего состояния из нескольких классов и его инкапсуляция в один абстрактный класс.

    Java позволяет создавать и изменять классы и объекты во время выполнения программы, что позволяет писать более гибкие и адаптивные приложения. Например, если у программы есть особенность, которую нельзя предугадать на этапе проектирования, то в Java можно создавать новые классы и методы на лету, чтобы реализовать нужную функциональность.

    Безопасность и надежность

    Java изначально была разработана с целью обеспечения безопасности и надежности приложений. Одна из ключевых особенностей Java в обеспечении безопасности — это использование JVM. Она служит своеобразным изолятором Java-программы от операционной системы и сторонних процессов, что повышает безопасность приложения.

    В Java есть множество встроенных механизмов безопасности, таких как проверка кода на предмет наличия ошибок и запрет на выполнение опасных операций. Эти механизмы обеспечивают безопасность даже в том случае, если программист допустил ошибку в своем коде. Благодаря ним в Java практически невозможны такие ошибки, как повреждение стека (англ. «stack corruption») и переполнение буфера (англ. «buffer overflow»).

    Важной чертой надежности Java является ее строгая статическая типизация. Она позволяет избежать многих типичных семантических ошибок. Кроме того, Java поддерживает механизм обработки исключений, который позволяет предвидеть возможные ошибки и реагировать на них соответствующим образом. Все это позволяет создавать более надежные и стабильные приложения.

    Распределенные системы

    Java широко используется для создания распределенных приложений — приложений, которые работают на нескольких компьютерах, связанных между собой с помощью Интернет-соединения.

    Для создания распределенных приложений в Java используются такие технологии, как RMI (сокр. от англ. «Remote Method Invocation»), EJB (сокр. от англ. «Enterprise JavaBeans») и другие. Эти технологии позволяют создавать приложения, которые могут обмениваться данными и работать в совместной сетевой среде.

    Благодаря своей распределенной архитектуре, Java является популярным выбором для создания масштабируемых приложений, которые могут быть легко распределены на несколько систем, соединенных через Интернет.

    Многопоточность

    Java поддерживает многопоточность. Это означает, что код Java-приложения может выполняться параллельно в разных потоках, чтобы улучшить производительность и более эффективно использовать ресурс CPU.

    Переносимость

    Переносимость Java обеспечена ее кроссплатформенностью. Благодаря JVM, приложения на Java могут быть легко перенесены с одной платформы на другую.

    Высокая производительность

    Технология JIT (сокр. от англ. «Just-In-Time») может значительно ускорить скорость выполнения Java-программы.

    Принцип работы JIT-компилятора заключается в том, что при запуске Java-приложения, код программы сначала интерпретируется виртуальной машиной Java (JVM) построчно, а затем, если какой-то участок кода многократно повторяется, этот участок компилируется в машинный код (который напрямую выполняется центральным процессором) посредством JIT-компилятора. Такой подход позволяет ускорить выполнение часто используемых участков кода. JIT-компилятор компилирует код «на лету», то есть анализирует код программы во время ее выполнения и компилирует в машинное представление те участки кода, которые неоднократно повторяются.

    Таким образом, технология JIT позволяет достичь высокой производительности приложений на Java, особенно при работе с большими объемами данных или сложными вычислениями. Кроме того, JIT автоматически оптимизирует код, убирая неиспользуемые инструкции и применяя другие оптимизации, что также способствует ускорению работы приложения.

    Верификация исполняемого кода

    JVM обеспечивает изоляцию Java-приложения в отдельном пространстве, которое позволяет выполнять программу, не затрагивая основную систему. JVM использует байт-код верификатор, который проверяет код на наличие ошибок доступа и других нарушений. Байт-код верификатор также обеспечивает дополнительный уровень безопасности, который защищает систему от вредоносного кода и нежелательных воздействий со стороны приложения.

    Компиляция и интерпретация в Java

    Большинство языков программирования разработаны таким образом, что они являются либо компилируемыми, либо интерпретируемыми. Однако Java объединяет в себе возможности обоих подходов.

    Сперва исходный код Java-приложения компилируется в байт-код, а затем этот байт-код построчно интерпретируется (выполняется) посредством JVM.

    Похожие публикации:

    1. Another java installation is in progress you must complete что делать
    2. Failed to load java vm library errno 193 openproj как исправить
    3. Что такое метаданные в java
    4. Что такое тело цикла в javascript