زبان برنامه نویسی جاوا چیست؟
جاوا یک زبان برنامه‌نویسی پرکاربرد برای کدنویسی برنامه‌های وب است. این زبان بیش از دو دهه است که انتخاب محبوبی در میان توسعه‌دهندگان بوده و امروزه میلیون‌ها برنامه جاوا در حال استفاده هستند. جاوا یک زبان چندپلتفرمی، شیءگرا و شبکه‌محور است که خود می‌تواند به‌عنوان یک پلتفرم مورد استفاده قرار گیرد. این زبان برنامه‌نویسی سریع، امن و قابل‌اعتماد برای کدنویسی همه‌چیز از برنامه‌های موبایل و نرم‌افزارهای سازمانی گرفته تا برنامه‌های داده بزرگ و فناوری‌های سمت سرور به کار می‌رود.
زبان برنامه‌نویسی جاوا برای چه استفاده می‌شود؟
از آنجا که جاوا یک زبان رایگان و چندمنظوره است، برای ساخت نرم‌افزارهای محلی و توزیع‌شده استفاده می‌شود. برخی از کاربردهای رایج جاوا عبارتند از:
- توسعه بازی: بسیاری از بازی‌های محبوب موبایلی، کامپیوتری و ویدئویی با جاوا ساخته شده‌اند. حتی بازی‌های مدرن که فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند یادگیری ماشینی یا واقعیت مجازی را ادغام می‌کنند، با فناوری جاوا ساخته می‌شوند.
- رایانش ابری: جاوا اغلب به‌عنوان WORA (Write Once and Run Anywhere، یک‌بار بنویس و همه‌جا اجرا کن) شناخته می‌شود که آن را برای برنامه‌های مبتنی بر ابر غیرمتمرکز ایده‌آل می‌کند. ارائه‌دهندگان ابر از زبان جاوا برای اجرای برنامه‌ها روی طیف گسترده‌ای از پلتفرم‌های زیرساختی استفاده می‌کنند.
- داده بزرگ: جاوا برای موتورهای پردازش داده که می‌توانند با مجموعه‌های داده پیچیده و حجم عظیمی از داده‌های بلادرنگ کار کنند، استفاده می‌شود.
- هوش مصنوعی: جاوا دارای مجموعه‌ای قدرتمند از کتابخانه‌های یادگیری ماشینی است. پایداری و سرعت آن، جاوا را برای توسعه برنامه‌های هوش مصنوعی مانند پردازش زبان طبیعی و یادگیری عمیق ایده‌آل می‌کند.
- اینترنت اشیا: جاوا برای برنامه‌نویسی حسگرها و سخت‌افزارها در دستگاه‌های لبه‌ای که می‌توانند به‌طور مستقل به اینترنت متصل شوند، استفاده شده است.
چرا جاوا انتخاب محبوبی در میان توسعه‌دهندگان نرم‌افزار مدرن است؟
جاوا به دلیل طراحی برای سهولت استفاده، محبوب است. برخی از دلایلی که توسعه‌دهندگان همچنان جاوا را به سایر زبان‌های برنامه‌نویسی ترجیح می‌دهند عبارتند از:
منابع آموزشی با کیفیت بالا
جاوا مدت زیادی است که وجود دارد، بنابراین منابع آموزشی زیادی برای برنامه‌نویسان جدید در دسترس است. مستندات جامع، کتاب‌های کامل و دوره‌های آموزشی از توسعه‌دهندگان در طول منحنی یادگیری پشتیبانی می‌کنند. علاوه بر این، مبتدیان می‌توانند قبل از حرکت به سمت جاوای پیشرفته، کدنویسی را در جاوای اصلی (Core Java) شروع کنند.
توابع و کتابخانه‌های داخلی
هنگام استفاده از جاوا، توسعه‌دهندگان نیازی به نوشتن هر تابع جدید از ابتدا ندارند. جاوا اکوسیستم غنی از توابع و کتابخانه‌های داخلی را برای توسعه انواع برنامه‌ها فراهم می‌کند.
پشتیبانی جامعه فعال
جاوا کاربران فعال زیادی دارد و جامعه‌ای که می‌تواند توسعه‌دهندگان را هنگام مواجهه با چالش‌های کدنویسی پشتیبانی کند. نرم‌افزار پلتفرم جاوا نیز به‌طور منظم نگهداری و به‌روزرسانی می‌شود.
ابزارهای توسعه با کیفیت بالا
جاوا ابزارهای مختلفی را برای پشتیبانی از ویرایش خودکار، اشکال‌زدایی، آزمایش، استقرار و مدیریت تغییرات ارائه می‌دهد. این ابزارها برنامه‌نویسی جاوا را از نظر زمان و هزینه کارآمد می‌کنند.
مستقل از پلتفرم
کد جاوا می‌تواند بدون نیاز به بازنویسی روی هر پلتفرم زیرساختی مانند ویندوز، لینوکس، iOS یا اندروید اجرا شود. این ویژگی آن را در محیط امروزی که می‌خواهیم برنامه‌ها را روی دستگاه‌های متعدد اجرا کنیم، بسیار قدرتمند می‌کند.
امنیت
کاربران می‌توانند کد جاوای غیرقابل‌اعتماد را از طریق شبکه دانلود کرده و در محیطی امن اجرا کنند که نمی‌تواند هیچ آسیبی ایجاد کند. کد غیرقابل‌اعتماد نمی‌تواند سیستم میزبان را با ویروس آلوده کند یا فایل‌هایی را از هارد دیسک بخواند یا بنویسد. سطوح و محدودیت‌های امنیتی در جاوا نیز به شدت قابل تنظیم هستند.
جاوا چگونه کار می‌کند؟
همه زبان‌های برنامه‌نویسی وسیله‌ای برای ارتباط با ماشین‌ها هستند. سخت‌افزار ماشین تنها به ارتباطات الکترونیکی پاسخ می‌دهد. زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالا مانند جاوا به‌عنوان پلی بین زبان انسانی و زبان سخت‌افزاری عمل می‌کنند. برای استفاده از جاوا، یک توسعه‌دهنده باید دو چیز را درک کند:
- زبان جاوا و APIها: این بخش ارتباط بین توسعه‌دهنده و پلتفرم جاوا را ایجاد می‌کند.
- ماشین مجازی جاوا (JVM): این بخش ارتباط backend بین پلتفرم جاوا و سخت‌افزار زیرساختی است. در ادامه هر یک از این موارد را به‌طور مفصل بررسی می‌کنیم.
API جاوا چیست؟
جاوا سینتکس و سمانتیک زبان برنامه‌نویسی جاوا را تعریف می‌کند. این شامل واژگان پایه و قوانینی است که برای نوشتن الگوریتم‌ها استفاده می‌شود، مانند انواع داده‌های اولیه، بلوک‌های if/else، حلقه‌ها و غیره. APIها اجزای نرم‌افزاری مهمی هستند که با پلتفرم جاوا همراه شده‌اند. این‌ها برنامه‌های جاوای از پیش نوشته‌شده‌ای هستند که می‌توانند عملکردهای موجود را به کد شما متصل کرده و اجرا کنند. برای مثال، می‌توانید از APIهای جاوا برای دریافت تاریخ و زمان، انجام عملیات ریاضی یا دستکاری متن استفاده کنید. هر کد برنامه جاوا که توسط یک توسعه‌دهنده نوشته می‌شود، معمولاً ترکیبی از کد جدید و کد از پیش موجود از APIها و کتابخانه‌های جاوا است.
ماشین مجازی جاوا چیست؟
ماشین مجازی جاوا به‌عنوان یک لایه انتزاع اضافی بین پلتفرم جاوا و سخت‌افزار زیرساختی عمل می‌کند. کد منبع جاوا تنها روی ماشین‌هایی اجرا می‌شود که JVM روی آن‌ها نصب شده است. پاسخ به این که چرا ماشین مجازی جاوا مورد نیاز است، در تاریخچه برنامه‌نویسی نهفته است.
تاریخچه برنامه‌نویسی
هنگامی که زبان‌های برنامه‌نویسی طبیعی برای اولین بار توسعه یافتند، به دو دسته کلی تقسیم شدند، بسته به این که چگونه با سخت‌افزار زیرساختی ارتباط برقرار می‌کردند:
- کامپایلرها: برنامه کامل با سینتکس شبیه به زبان انگلیسی طبیعی نوشته می‌شود و سپس زبان کل کد را به کد ماشینی کامپایل (ترجمه) می‌کند. کد کامپایل‌شده سپس روی سخت‌افزار اجرا می‌شود.
- مفسرها: با مفسرها، هر عبارت کد سطح بالا به‌صورت بلادرنگ به کد ماشینی تفسیر می‌شود. عبارات نوشته‌شده بلافاصله توسط سخت‌افزار اجرا می‌شوند قبل از این که به عبارت بعدی نگاه کنند.
محیط اجرای جاوا
برنامه جاوا اولین زبانی بود که هر دو روش بالا را با استفاده از ماشین مجازی جاوا (JVM) ترکیب کرد. کامپایلر کد جاوا، ماشین مجازی جاوا نامیده می‌شود. هر فایل جاوا ابتدا به بایت‌کد کامپایل می‌شود. بایت‌کد جاوا تنها در JVM اجرا می‌شود. سپس JVM بایت‌کد را تفسیر می‌کند تا روی پلتفرم سخت‌افزاری زیرساختی اجرا شود. بنابراین، اگر برنامه روی یک ماشین ویندوز اجرا شود، JVM آن را برای ویندوز تفسیر می‌کند. اما اگر روی یک پلتفرم متن‌باز مانند لینوکس اجرا شود، JVM آن را برای لینوکس تفسیر می‌کند.
چگونه در جاوا برنامه‌نویسی کنیم؟
برای شروع برنامه‌نویسی در جاوا، باید یک نسخه جاوا را روی سیستم خود نصب کنید. چهار نسخه اصلی جاوا وجود دارد:
- نسخه استاندارد جاوا (Java SE)
- نسخه سازمانی جاوا (Java EE)
- نسخه میکرو جاوا (Java ME)
جاوا SE چیست؟
نسخه استاندارد جاوا (Java SE) پلتفرم اصلی برنامه‌نویسی جاوا است. این نسخه شامل تمام کتابخانه‌ها و APIهایی است که هر برنامه‌نویس برای توسعه جاوا به آن نیاز دارد. کیت توسعه جاوا باز (OpenJDK) پیاده‌سازی رایگان و متن‌باز جاوا SE است. Amazon Corretto یک توزیع آماده تولید، چندپلتفرمی و بدون هزینه از OpenJDK است. این می‌تواند به‌عنوان جایگزینی برای بسیاری از توزیع‌های جاوا SE استفاده شود و با پشتیبانی بلندمدت رایگان از آمازون ارائه می‌شود. این امکان را به شما می‌دهد که همان محیط را در ابر، در محل و روی ماشین محلی خود اجرا کنید.
