Java — язык программирования с 25-летней историей. В рейтинге TIOBE на ноябрь 2023 года он занимает четвертое место по популярности в мире. Рассказываем, для чего используют Java, какие особенности у этого языка и что нужно знать, чтобы начать на нем программировать.
Java — это язык программирования общего назначения. Java используется для разработки серверной части Amazon, Netflix и Spotify.
Язык Java создала компания Oracle в 1995 году как альтернативу сложным и мощным С и С++. И у разработчиков это получилось: код на Java стал таким же надежным, как и на тех двух языках, и программировать стало чуть проще.
На Java разработчики создают софт, который удобно запускать на многих девайсах. Программа на Java может работать на разных операционных системах: компьютерах, смартфонах или умных устройствах.
Однако Java сложнее, чем позднее появившиеся языки — Python, PHP и JavaScript. Код на нем многословнее из-за строгой типизации. Но ровно то же делает его более надежным.
Сегодня Java используют для создания:
Java основан на концепции объектов, что делает его более структурированным и модульным. Вы можете создавать классы и объекты, которые взаимодействуют друг с другом, чтобы решать задачи разработки.
Ее достигают благодаря особой системе верификации кода, которую встроили в Java-машину. А наличие автоматического управления памятью исключает проблемы безопасности, вызванные «человеческим фактором».
Код на Java переводят сначала в байт-код, который потом выполняется виртуальной машиной Java. Такая компиляция позволяет ему работать на скорости, аналогичной скорости языков С и С++.
Основная фишка Java — из-за перевода программы в байт-код его можно запустить на любом устройстве. Сам байт-код не зависит от операционной системы и оборудования и может выполняться на любом устройстве, для которого существует виртуальная машина.
Платформа — среда, в которой работает наше приложение. Например, ею может быть операционная система Windows на вашем рабочем компьютере или Linux — на сервере.
У Java есть механизм исключений — такой механизм работает и во время исполнения программы, и в процессе компиляции, что снижает количество ошибок. Если в коде ошибка, виртуальная машина приостанавливает его исполнение, что позволяет избежать ущерба.
Разберем, как разработчики создают программы на Java на практике.
Для написания кода используют среду разработки (IDE) — систему для редактирования кода, построенную под нужды программиста. Она подсвечивает синтаксис, позволяет находить ошибки в коде и проводить его отладку, а также может автоматически дополнять код.
Какие есть IDE для Java:
Выбрав IDE, разработчик пишет код. Когда код готов, компилятор переводит его в байт-код — машинный код. А после байт-код поступает в Java-машину (JVM) — среду исполнения кода на Java. JVM построчно транслирует байт-код в машинный и выполняет его на устройстве.
Чтобы писать код и запускать его, нужно будет поставить специальное ПО. Это базовые инструменты, которые пригодятся разработчику.
Для программирования на Java нужно скачать JDK (Java Development Kit). На официальном сайте Oracle есть версии JDK для разных операционных систем. Запустите установщик и следуйте его инструкциям. Затем выберите и установите IDE — и после этого вы будете готовы для создания первой вашей программы.
Чтобы узнать, как это сделать, вы можете пройти подготовительный курс «Java-разработчик». Вы создадите первую программу на Java и изучите основы языка.
Чтобы начать программировать на Java, для начала нужно изучить основные понятия языка. Вкратце разберем некоторые из них.
Любой код можно представить как взаимодействие объектов. Объекты — его основная сущность. Класс — описание объекта.
Например, класс User — это любой пользователь Хекслета из одного большого списка, а объекты — конкретные пользователи: Владимир, Петр, Олег и так далее.
Метод — это функция класса. Проще говоря то, что он умеет делать. Программисту важно разобраться в этих понятиях — чтобы двигаться дальше.
В компьютере мы храним информацию в файлах, а в Java — в пакетах. Пакеты — это хранилища данных, которые используют для создания структурированного кода. С их помощью можно группировать проекты и отдельные классы.
Это один из первых уроков программирования на Java. Разработчик должен знать, как создать объект при помощи конструктора. Конструктор — блок команд, который готовит объект к работе и задает его параметры.
Типам данных в этом языке программирования отвели ключевую роль. Все переменные и выражения имеют свой тип и должны ему соответствовать. От типа зависят операции, которые можно проводить. Есть примитивные типы данных: символьные, целые числа, логические и числа с плавающей точкой.
Помимо примитивных типов данных в Java есть ссылочные. К ним относятся массивы, классы, интерфейсы и String. Их используют для доступа к объектам.
Операторы позволяют совершать операции. Операторами в Java называют знакомые нам со школьного курса информатики + или -. Но кроме них есть еще логические операторы: тернарные, побитовые и другие.
Эти конструкции нужны для логической проверки кода. С их помощью можно заставить выполнить определенное действие, если условие истинно или ложно.
Циклы в программировании позволяют много раз повторить одно и то же действие. Их использование дает возможность упрощать код. В Java применяют циклы for, while, foreach и do…while.
В Java их используют для хранения и управления данными. Массивы — базовые структуры для определенного количества элементов одного типа. Массив фиксированного размера, он не позволяет удалять или добавлять элементы сверх первоначального размера.
Коллекции же динамические, могут уменьшаться и увеличиваться в процессе работы. К тому же коллекции — это целый набор классов на разные случаи жизни.
Выучив основные понятия этого языка, можно самостоятельно написать простой код. Но это только первый шаг на пути разработчика. Дальше сложнее, но и интереснее.
Это теоретическая основа любого языка программирования. А умение решать задачи на алгоритмы — самая распространенная проверка для разработчика. Не обязательно знать их все, достаточно основных.
Для изучения базовых алгоритмов в Java можно прочитать книгу Адитьи Бхаргавы «Грокаем алгоритмы» или расширенное пособие Роберта Седжвика «Основы программирования на Java».
Синтаксис в программировании — набор правил, по которым пишут код. Например, Java — это язык чувствительный к регистру, то есть name не будет идентично Name. В нем есть свои правила создания идентификаторов — названий для методов, классов или переменных.
Также разработчику придется выучить зарезервированные слова, которые играют роль команд Java и многое другое.
О синтаксисе можно узнать из книг Герберта Шилдта «Java. Руководство для начинающих».
Парадигма — стиль написания кода и его философия. В Java используют в основном ООП — объектно-ориентированное программирование. Необходимо выучить его теоретические основы и главные принципы.
Также стоит понимать его отличие от реактивного, декларативного и императивного программирования.
Для написания грамотного кода на Java нужно учитывать стандарты качества — принципы SOLID. Эта аббревиатура расшифровывается как пять принципов: единства ответственности, открытости и закрытости, подстановки Лисков, разделения интерфейсов и инверсии зависимостей.
Об этом можно прочитать в книге Стива Макконнелл «Совершенный код».
Паттерны — это шаблоны, по которым программисты пишут код. По сути, это популярные и удачные решения определенных задач. Их знание существенно упрощает работу, так как помогает избежать изобретения велосипедов.
Паттерны бывают трех типов: поведенческими, структурными и порождающими. Нужно выучить основные из них и уметь применять на практике.
В этом поможет книга Элизабет и Эрика Фримена «Паттерны проектирования».
Умение писать на определенном языке — это еще не все, что нужно уметь разработчику. Для полноценной коммерческой разработки на Java нужны знания баз данных, Git, фреймворков и многого другого.
Это хранилища информации или огромные таблицы. Такие хранилища есть, например, у интернет-магазинов — в них хранят данные о товарах, совершенных покупках и пользователях.
Приложения на Java тоже работают на основе баз данных. Самые распространенные из них — реляционные. Например, PostgreSQL или MySQL
А чтобы добыть из них необходимую информацию, к базам данных пишут запросы на языке SQL. Прочитать о нем можно в книге Алана Бьюли «Изучаем SQL».
Это система контроля версий. Git — аналог редактора, в котором разработчики хранят код, совместно вносят в него изменения и делятся им. Такие хранилища кода называют репозитории, самый популярный из них — GitHub.
Начинающим разработчикам нужно изучить его возможности и понять, как ими пользоваться. GitHub — лицо программиста и его портфолио.
У языков программирования есть фреймворки — каркасы из наборов готового кода, на основе которых пишут приложения. У Java самый популярный фреймворк — Spring.
Spring — это набор инструментов на все случаи жизни. Их все изучать не обязательно, но об основных нужно иметь представление. Например, Spring JDBC отвечает за соединение с базами данных, MVC — компонент для создания веб-приложений, а Hibernate отвечает за продвинутую работу с БД.
В Java проекты собирают на основе систем автоматической сборки: Maven или Gradle. Первая старше, вторая — более современная. Их необходимо изучить, чтобы понимать стадии сборки и уметь на практике подгружать нужные внешние библиотеки.
Для развертывания приложений на Java используют популярные контейнеры: например, Docker. Docker способен оптимизировать настройку среды разработки и упростить процесс выкатывания новых версий.
Программист должен уметь проверять свой код на наличие скрытых дефектов. В командах разработчиков этим занимаются отдельные специалисты — QA-инженеры.
Но минимальные навыки тестирования — интеграционного и модульного — нужны каждому разработчику. С их помощью проверяют разные программные модули на совместимость и корректную работу. Также обязательно стоит научиться работать с Postman, сервисом для тестирования API.
Разработчикам на Java рекомендуют использовать JUnit — фреймворк для автоматического тестирования программ. Еще один популярный инструмент — Mockito, фреймворк для оптимизации юнит-тестов.