زبان جاوا چیست؟ کاربردها، ویژگی ها و اجزای آن

جاوا (Java) نام یک زبان برنامه نویسی همه منظوره (general-purpose)، شئ گرا (object-oriented) و کلاس گرا (class-based) است که در مقایسه با سایر زبانهای برنامه نویسی وابستگی کمتری به پیاده سازی دارد. این زبان برنامه نویسی محبوب تا حد زیادی اطمینان و استقلال پلتفرم را به ارمغان می آورد و همین ویژگیها باعث شده تا به یکی از پر کاربردترین زبانهای برنامه نویسی در سراسر دنیا تبدیل شود. جاوا اولین بار در سال 1995 و توسط شرکت سان مایکروسیستمز (Sun Microsystems) منتشر شد.

از جاوا برای چه کاری استفاده می شود؟

جاوا یک زبان برنامه نویسی همه منظوره است که از آن برای توسعه نرم افزارها، اپلیکیشن های اندروید، فناوری سمت سرور و موارد دیگری استفاده می شود.

جاوا یکی از پر کاربردترین زبانهای برنامه نویسی در دنیاست و طوری طراحی شده که تا حد ممکن وابستگی کمی به پیاده سازی داشته باشد. به این ترتیب اجرای کد کامپایل شده روی تمام پلتفرمهایی که جاوا را پشتیبانی می کنند، بدون نیاز به کامپایل مجدد امکان پذیر می شود.

زبان برنامه نویسی جاوا: تاریخچه، ویژگی ها، اصطلاحات و نکات مهم

با در نظر گرفتن پشتیبانی گسترده جاوا و قابلیت شئ گرا بودنش، از این زبان برنامه نویسی در طیف گسترده ای از زمینه ها مثل ساخت اپلیکیشن های کلاینت- سرور (client-server) سایت، برنامه های کاربردی اندروید و پردازش داده های تحلیلی استفاده می شود. این زبان برنامه نویسی در کنار نرم افزاری که توسعه دهندگان با کمک آن با جاوا کار می کنند، تا حد زیادی تطبیق پذیر است و در طول سالهای پس از انتشارش با نیازهای توسعه دهندگان سازگار شده تا عملکرد بهتری ارائه کند.

البته در این مدت زبانهای برنامه نویسی بسیار کارآمد و اخیرا توسعه یافته ای هم ظهور کرده اند که در موارد خاص جایگزین بهتری برای جاوا هستند. به عنوان مثال زبان برنامه نویسی کاتلین (Kotlin) در سالهای اخیر تا حد زیادی برای برنامه نویسی اندروید جایگزین جاوا شده است.

آیا جاوا هنوز هم محبوب است؟

بله البته. جاوا با اینکه بیشتر از 20 سال قدمت دارد؛ ولی هنوز هم یکی از پر استفاده ترین زبانهای برنامه نویسی در جهان محسوب می شود. در طول 25 سال گذشته، برنامه های بیشماری با استفاده از زبان جاوا نوشته شده اند و همین کافیست تا جاوا را به یکی از مهمترین زبانهای برنامه نویسی تبدیل کند.

طبق نظرسنجی StackOverflow در سال 2020 که روی توسعه دهندگان حرفه ای انجام شد، جاوا رتبه چهارم محبوبترین زبانهای برنامه نویسی اولیه را از آن خود کرد و 4.38 درصد از پاسخ دهندگان عنوان کردند که از این زبان برای برنامه نویسی استفاده می کنند. (منبع)

۳۰ نکته درباره برنامه نویسی جاوا و بهترین تمرین ها برای مبتدیان

این حضور جاوا در طول نسلهای مختلف از عمر نرم افزارها باعث شده تا توسعه دهندگان فقط به بروز رسانی نرم افزارهایشان بسنده کنند و مجبور نباشند کدهای برنامه هایشان را از اول با یک زبان جدید بازنویسی کنند. با اینکه جاوا هنوز هم در حوزه برنامه نویسی سمت سرور و سیستم های سازمانی کاربرد گسترده ای دارد؛ اما ورود اندروید به زبان برنامه نویسی کاتلین می تواند مانعی برای ادامه طول عمر جاوا باشد.

جاوا چقدر امنیت دارد؟

جاوا یکی از امنترین زبانهای برنامه نویسی موجود به حساب می آید؛ اما با این حال با برخی مشکلات امنیتی هم روبروست. با توجه به این که در دو دهه گذشته حدود نیمی از اپلیکیشن ها به زبان جاوا نوشته شده اند، نمی توان این واقعیت را کتمان کرد که خیلی از آنها به لحاظ امنیتی آسیب پذیر هستند.

خود جاوا ویژگیهای داخلی زیادی برای حذف خطاهای برنامه نویسی دارد که هر کدامشان می توانند زمینه را برای آسیب پذیری مهیا کنند. به عنوان مثال، طراحی ایمن و مدیریت خودکار حافظه که ریسک تجمع بیش از حد اشیاء در حافظه را کاهش می دهند احتمال آسیب پذیری را بیشتری می کنند. با این اوصاف، توسعه دهندگان موقع کار با جاوا باید اصول کدنویسی امن مثل اعتبار سنجی ورودی، بازرسیهای امنیتی و بررسی مداوم کد را مدنظر قرار بدهند تا از امنیت اپلیکیشن ساخته شده مطمئن شوند.

حتما دانلود کنید: آموزش صفر تا صد برنامه نویسی جاوا (فیلم فارسی+ pdf)

ویژگیهای جاوا

1- ساده  جاوا با حذف پیچیدگیهایی مثل اشاره گرها و یا بارگذاری بیش از حد در اپراتور ( که در C++ و سایر زبانها موجود است)، کار را برای توسعه دهندگان ساده و راحت کرده است.

2- قابل انتقال  جاوا مستقل از پلتفرم عمل می کند. این یعنی هر برنامه ای که روی یک پلتفرم نوشته می شود را می توان به راحتی به پلتفرم دیگری منتقل کرد.

3- شئ گرا  در جاوا همه چیز به عنوان یک شئ (object) که دارای حالت و رفتار است در نظر گرفته می شود و تمام عملیات با استفاده از این اشیاء انجام می شود.

4- امن  تمام کدهای جاوا بعد از کامپایل شدن به بایت کد (bytecode) تبدیل می شوند که برای انسان قابل خواندن نیست. علاوه بر این جاوا از اشاره گر صریح هم استفاده نمی کند و برنامه ها را در داخل sandbox اجرا می کند تا جلوی هر نوع فعالیت از سمت منابع نامعتبر را بگیرد. این کار باعث توسعه سیستمها و برنامه ها بدون ویروس و دستکاری کردن می شود.

5- پویا  جاوا زبان پویایی است؛ به این معنی که می تواند خودش را با محیط در حال تکاملی منطبق کند که به مدیریت حافظه پویا مجهز است. به این ترتیب اتلاف حافظه کاهش و عملکرد برنامه افزایش می یابد.

حتما دانلود کنید: آموزش برنامه نویسی جاوا با Eclipse (و نکات کاربردی)

6- توزیع شده  جاوا این امکان را به برنامه نویسان می دهد که برنامه های توزیع شده بسازند. با استفاده از قابلیت فراخوانی متد راه دور جاوا (Remote Method Invocation) که به اختصار RMI نامیده می شود، یک برنامه می تواند متد برنامه دیگری را در یک شبکه فراخوانی کرده و خروجی دریافت کند. با فراخوانی متدها از هر دستگاهی می توانید به فایلها دسترسی پیدا کنید.

7- قدرتمند  جاوا سیستم مدیریت حافظه قدرتمندی دارد و همین باعث از بین بردن احتمال ارور می شود، چون این سیستم کد را در طول فرایند کامپایل و زمان اجرا بررسی می کند.

8- کارایی بالا  استفاده از بایت کد که خیلی راحت به کد ماشین نیتیو (native machine code) ترجمه می شود باعث می شود جاوا عملکرد و کارایی بالایی داشته باشد. استفاده از کامپایلرهای JIT (Just-In-Time) دستیابی به کارایی بالا را ممکن می سازد.

9- تفسیر شده  جاوا به بایت کدهایی کامپایل می شود که یک محیط run-time (زمان اجرا) آنها را تفسیر می کند.

10- چند نخی  جاوا چند نخی (Multithreaded) است؛ یعنی می تواند چند روند اجرایی (معروف به فرایندهای سبک یا lightweight processes) را به طور همزمان انجام بدهد. این کار باعث می شود برنامه نویسی thread ها خیلی راحتتر انجام شود.

حتما بخوانید: چگونه یادگیری جاوا را شروع کنیم؟

اجزای جاوا

1- JVM (ماشین مجازی جاوا)

ماشین مجازی جاوا در واقع یک دستگاه انتزاعی است که محیط run-time (زمان اجرا) را برای اجرای بایت کد فراهم می کند. JVM سه مشخصه دارد:

• Specification: سندی است که اجرای JVM را توصیف می کند. این سند توسط شرکت Sun و سایر شرکتها ارائه می شود.
• Implementation: برنامه کامپیوتری پیاده شده ایست که الزامات Specification را برآورده می کند.
• Runtime Instance: هر زمان که شما دستوری را در خط فرمان بنویسید و کلاس جاوا را اجرا کنید، یک نمونه از JVM ایجاد می شود.

2- JRE (محیط زمان اجرای جاوا)

JRE محیط زمان اجرایی است که می توان در آن بایت کد را اجرا کرد. این محیط JVM را پیاده سازی کرده و تمام کتابخانه های کلاس جاوا و سایر فایلهای پشتیبانی که JVM در زمان اجرا از آنها استفاده می کند را ارائه می دهد. بنابراین JRE در واقع یک بسته نرم افزاریست که موارد مورد نیاز برای اجرای یک برنامه را در خود دارد و در اصل نوعی پیاده سازی JVM به صورت فیزیکی محسوب می شود.

3- JDK (کیت توسعه جاوا)

کیت توسعه جاوا ابزار مورد نیاز برای موارد زیر است:

• کامپایل (Compile)
• سند (Document)
• پکیج برنامه های جاوا

کیت توسعه جاوا شامل JRE و حاوی ابزارها و فایلهای اجرایی مورد نیاز برنامه نویسان است. این کیت توسعه به صورت رایگان و به همراه JRE که شامل یک مفسر یا لود کننده جاوا، یک کامپایلر (javac)، یک بایگانی کننده (jar)، یک تولید کننده مستندات (Javadoc) و ابزارهای لازم دیگر است ارائه می شود.

حتما دانلود کنید: ۶ تا از بهترین جزوه های PDF آموزش جاوا

مفاهیم جاوا و اصلاحاتی که باید بلد باشید

مفاهیم اساسی در جاوا ویژگی های برنامه نویسی شی گرا (OOPs) آن هستند. OOP با ارائه مفاهیم زیر توسعه نرم افزار و برنامه کاربردی و همچنین تعمیر و نگهداری را آسان می کند.

• شی (Object): شی عنصر یا موجودی است که حالت و رفتار دارد. به عنوان مثال، سگ را می توان یک شی دارای رنگ، نژاد، نام و رفتارهایی مانند پارس کردن و خوردن در نظر گرفت.
• کلاس (Class): یک کلاس مجموعه ای از چندین شی است و می توانید از آن برای ایجاد هر تعداد شی که دوست دارید استفاده کنید. از کلاس ها برای سازماندهی کد استفاده می شود، درست مانند نحوه تقسیم میوه ها، سبزیجات و … در بخش های مختلف یک سوپرمارکت.
• Constructor  ممکن است شبیه یک روش به نظر برسد، اما اینطور نیست. نام آن با نام کلاس یکی است و هیچ مقداری بر نمی گرداند.
• Inheritance  مفهومی است که در آن یک کلاس خصوصیات و رفتارهای کلاس والد را به دست می آورد.
• Polymorphism  فرآیند انجام یک کار واحد به روش های مختلف است و به برنامه نویسان اجازه می دهد از یک کلمه برای معانی متفاوت در زمینه های مختلف استفاده کنند.
• Abstraction Abstraction  در جاوا برای مخفی کردن جزئیات داخلی و نمایش جزئیات ضروری استفاده می شود.
• Encapsulation  بسته بندی کد و داده ها با هم در یک واحد (مانند یک کپسول) به عنوان کپسولاسیون یا Encapsulation شناخته می شود. کلاس جاوا نمونه ای ازEncapsulation است.

آموزش رایگان همه زبان های برنامه نویسی در اینجا (کلیک کنید)

چگونه جاوا را یاد بگیریم؟

جاوا یکی از پرکاربردترین زبان های برنامه نویسی است احتمالا به این دلیل که همه کاره، قابل اعتماد و سازگار است. بنابراین، اگر می خواهید به صورت حرفه ای کار برنامه نویسی را شروع کنید، بهتر است جاوا را نادیده نگیرید:

• کار خود را با یادگیری اصول برنامه نویسی جاوا (متغیرها، انواع داده ها، دستورات شرطی، آرایه ها، حلقه ها، توابع) شروع کنید.
• موضوعات پیشرفته مانند برنامه نویسی شی گرا، کلاس انتزاعی، رابط جاوا، مجموعه ها، کلاس های انتزاعی، هندلینگ استثنایی و کلاس های بسته بندی را یاد بگیرید.
• برنامه نویسی را به طور منظم تمرین کنید.
• مقالات و مستندات جدید در جاوا را بخوانید تا به روز بمانید.

جاوا را از اینجا به صورت رایگان و اصولی یاد بگیرید (کلیک کنید)