آموزش برنامه نویسی جاوا
جاوا چیست؟
جاوا یک زبان برنامهنویسی محبوب است که روی انواع مختلف سیستم‌ها کار میکند و آن را می‌توان به عنوان یک ابزار چندکاره تصور کرد که برای اهداف مختلف قابل استفاده است. این زبان به دلیل سرعت، امنیت و قابل اعتماد بودنش، گزینه بسیار مناسبی برای بسیاری از شرکت‌هایی‌ست که به دنبال ایجاد برنامه‌های کامپیوتری هستند.
تاریخچه جاوا
در آغاز، زبان جاوا با نام "OAK" معرفی شد اما با عنوان Oak، موفقیت چندانی نداشت. در سال 1995، شرکت Sun نام آن را به "Java" تغییر داد و این زبان را دستخوش تغییراتی کرد تا از پیشرفت روزافزون توسعه وب جهانی (WWW) بهره‌مند شود.
سپس، در سال 2009، شرکت Oracle Corporation شرکت Sun Microsystems را از آن خود کرد و مالکیت سه دارایی کلیدی نرم‌افزاری Sun را، که جاوا، MySQL و Solaris را شامل می‌شدند، به دست آورد.
جاوا چه کاربردهایی دارد؟
جاوا کاربردهای فراوانی دارد. اما در ادامه به برخی از مهم‌ترین آنها اشاره میکنیم:
استفاده در توسعه برنامه‌های اندروید
جاوا یکی از زبان‌های اصلی برنامهنویسی برای توسعه اپلیکیشن‌های اندروید است. برنامه‌نویسان از جاوا برای ایجاد اپلیکیشن‌های متنوعی که بر روی دستگاه‌های اندروید اجرا می‌شوند، استفاده می‌کنند.
کمک به ایجاد نرم‌افزارهای شرکتی
جاوا به دلیل قابلیت‌های گسترده‌اش در توسعه نرم‌افزارهای شرکتی مورد استفاده قرار میگیرد. این برنامه‌ها می‌توانند از سیستم‌های مختلف شرکت استفاده کنند و با دیگر نرم‌افزارها تعامل داشته باشند.
تولید گسترده برنامه‌های موبایل
زبان جاوا یک زبان محبوب برای توسعه برنامه‌های موبایل است. از جاوا برای ایجاد برنامه‌های تلفن همراه و دستگاه‌های تبلت استفاده میشود.
استفاده در برنامه‌های محاسبات علمی
این زبان به دلیل قابلیت‌های پردازش علمی‌اش برای توسعه برنامه‌هایی که در محاسبات علمی و پژوهشی مورد استفاده قرار می‌گیرند استفاده میشود.
استفاده در تجزیه و تحلیل بیگ دیتاها (Big Data Analytics)
جاوا در پروژه‌های تجزیه و تحلیل بیگ دیتاها برای پردازش و تحلیل آنها مانند داده‌های سیستم‌های پایگاه داده به کار می‌رود.
برنامهنویسی جاوا برای دستگاه‌های سخت‌افزاری
این زبان به عنوان زبانی قوی در برنامهنویسی دستگاه‌های سخت‌افزاری مورد استفاده قرار میگیرد. به طور مثال از این زبان در برنامهنویسی برای میکروکنترلرها و دستگاه‌های جانبی استفاده میشود.
استفاده در فناوری‌های سمت سرور مانند Apache، JBoss، GlassFish و غیره
از جاوا به عنوان یک زبان برنامهنویسی متن‌باز در فناوری‌های سمت سرور مانند سرور‌های وب Apache و JBoss استفاده میشود. همچنین، سرور‌های اجرایی مانند GlassFish از جاوا به عنوان زبان اصلی استفاده می‌کنند.
چرا جاوا یاد بگیریم؟
یک زبان برنامهنویسی دسترسی‌پذیر
جاوا به عنوان یک زبان برنامهنویسی آسان برای یادگیری شناخته میشود. این ویژگی جاوا را به گزینه مناسبی برای شروع آموزش برنامه نویسی تبدیل کرده و به افراد این امکان را میدهد که به سرعت مفاهیم برنامهنویسی را درک کرده و با زبان برنامهنویسی جاوا آشنا شوند.
یک بار کد بنویسید، در هر جایی اجرا کنید
در جاوا، میتوانید کد را یک بار بنویسید و بر روی تقریبا هر پلتفرم محاسباتی اجرا کنید. این ویژگی به برنامه‌نویسان این امکان را میدهد که بدون نیاز به تغییرات، برنامه‌های خود را بر روی انواع مختلف سیستم‌ها اجرا کنند.
مستقل از پلتفرم و قابلیت حمل‌ونقل کد
این زبان به عنوان یک زبان مستقل از پلتفرم شناخته میشود، به این معنا که برنامه‌های توسعه‌یافته بر روی یک دستگاه، می‌توانند بدون نیاز به تغییرات، بر روی دستگاه‌های دیگر نیز اجرا شوند ودر واقع قابلیت‌های حمل‌ونقل برای کد را فراهم میکند.
طراحی شیءگرا
طراحی شی‌گرای جاوا این امکان را به برنامه‌نویسان میدهد که با استفاده از مفاهیم شیءگرایی، برنامه‌های خود را به سادگی و به صورت سازمان‌یافته بنویسند.
زبان چند نخی (Multithreaded) و مدیریت خودکار حافظه
جاوا یک زبان چند نخی با امکان مدیریت خودکار حافظه است. این به برنامه‌نویسان این امکان را میدهد که بخش‌های مختلف کد را به صورت همزمان اجرا کرده و از طریق مدیریت خودکار حافظه، از مشکلات حافظه جلوگیری کنند.
برای محیط توزیع‌شده اینترنت ایجاد شده است
این موضوع به برنامه‌نویسان این امکان را میدهد که برنامه‌هایی بنویسند که در محیط‌های پراکنده اینترنت به خوبی عمل کنند و با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.
جاوا چه پلتفرم‌هایی دارد؟
برنامه‌نویسان جاوا، کد جاوا را با زبانی که برای انسان قابل فهم است می‌نویسند. به این زبان، «کد منبع» می‌گویند. اما واحدهای پردازشی یا تراشه‌ها هرگز کد منبع نوشته شده توسط هر زبان برنامهنویسی را درک نمی‌کنند. این کامپیوترها یا تراشه‌ها فقط یک چیز را درک می‌کنند و آن "زبان ماشین" یا کد است. این کدهای ماشین در سطح واحد پردازش مرتبط با CPU اجرا می‌شوند. بنابراین، برای مدل‌های دیگری از CPU، کدهای ماشین متفاوت خواهد بود.
با این حال، شما نیازی به نگرانی در مورد کد ماشین ندارید، زیرا برنامهنویسی کاملا مربوط به کد منبع است. ماشین این کد منبع را درک کرده و آن را به کد قابل اجرا و قابل درک ماشین ترجمه میکند.
تمام این عملکردها در داخل 3 مؤلفه پلتفرم جاوا انجام می‌شوند:
مجموعه توسعه جاوا (JDK)
JDK یک محیط توسعه نرم‌افزار استفاده شده برای ساخت برنامه‌های جاوا است. این مجموعه حاوی ابزارهای مورد نیاز برای نوشتن برنامه‌های جاوا و JRE برای اجرای آنها است. JDK را بر روی ویندوز، macOS، Solaris و لینوکس می‌توان استفاده کرد.
چرا از JDK استفاده میشود؟
- JDK حاوی ابزارهای مورد نیاز برای نوشتن برنامه‌های جاوا و JRE برای اجرای آنها است.
- شامل کامپایلر، Appletviewer و غیره میشود.
- کامپایلر، کد نوشته شده به زبان جاوا را به بایت کد تبدیل میکند.
- راه‌انداز برنامه جاوا یک JRE را باز میکند، کلاس مورد نیاز را بارگیری میکند و متد اصلی آن را اجرا میکند.
ماشین مجازی جاوا (JVM)
JVM یک موتور است که محیط اجرایی را برای اجرای کد یا برنامه‌های جاوا فراهم میکند. این ماشین بایت کد جاوا را به زبان ماشین تبدیل میکند. JVM یک بخش از محیط اجرایی جاوا (JRE) است و برنامه‌نویسان جاوا نیازی به نگرانی در مورد کد ماشین برای یک سیستم خاص ندارند. به عبارت دیگر، کامپایلر جاوا کد را برای یک ماشین مجازی به نام "ماشین مجازی جاوا" تولید میکند.
چرا از JVM استفاده میشود؟
دلایل اصلی استفاده از JVM عبارتند از:
ارائه روشی مستقل از پلتفرم برای اجرای کد منبع جاوا
JVM یک محیط اجرایی فراهم میکند که بدون وابستگی به سیستم عامل خاص، اجرای کد منبع جاوا را ممکن می‌سازد.
حاوی کتابخانه‌ها، ابزارها و فریم‌ورک‌های مختلف
JVM دارای مجموعه‌ای از کتابخانه‌ها، ابزارها و فریم‌ورک‌های مفید است که برنامه‌نویسان می‌توانند از آنها برای توسعه برنامه‌های جاوا بهره‌مند شوند.
امکان اجرای یک برنامه جاوا بر روی هر پلتفرم
بعد از اجرای یک برنامه جاوا، میتوانید آن را در هر پلتفرمی اجرا کنید و زمان زیادی را صرف تطبیق آن با محیط‌های مختلف نکنید.
با JIT (Just-in-Time) compiler اجرا میشود
JVM با یک کامپایلر به نام JIT که که مخفف انگلیسی Just-in-Time است، کد منبع جاوا را به زبان ماشین در سطح پایین تبدیل میکند. این امر باعث اجرای سریع‌تر برنامه‌های جاوا نسبت به برنامه‌های معمولی میشود.
محیط اجرایی جاوا (JRE)
چرا از JRE استفاده میشود؟
دلایل اصلی استفاده از محیط اجرایی جاوا (JRE):
- حاوی کتابخانه‌ها، JVM و فایل‌های پشتیبانی دیگر است.
- شامل هیچ ابزاری برای توسعه جاوا نیست.
- JRE از کلاس‌های پکیج‌های مهمی مانند math، swing، util، lang، awt و کتابخانه‌های اجرایی دیگر استفاده میکند.
- اگر بخواهید اپلت‌های جاوا را اجرا کنید، JRE باید در سیستم شما نصب باشد.
بازار کار جاوا
بعد از نزدیک به 30 سال حضور در بازار، جاوا هنوز هم حرفی برای گفتن دارد. جالب است بدانید که بیش از 90٪ از شرکت‌های موجود در لیست Fortune 500 از این زبان برنامهنویسی استفاده می‌کنند. به تعبیر دیگر، شاخص TIOBE جاوا را به عنوان محبوب‌ترین زبان برنامهنویسی در جهان تعریف میکند. بنابراین، انتخاب مسیر حرفه‌ای به عنوان یک برنامه‌نویس جاوا در سال 2023 بسیار منطقی است.
جاوا در حال تکامل است و به راحتی با نوآوری‌ها و روندهای بازار هماهنگ میشود. استفاده گسترده از این زبان برنامهنویسی در توسعه برنامه‌های وب و موبایل و فناوری‌های مدرن نظیر بیگ دیتاها، اینترنت اشیاء (IoT)، بلاک چین و هوش مصنوعی (AI)، نشانه‌ای دیگر از بازار کار بسیار خوب این حوزه و درخواست بالای سازمان‌ها برای استخدام برنامه نویس جاوا است.
امکان پرداخت قسطی
