Особливості мови програмування Java (лекція 1) презентация

Мова програмування Java та технології J2EE Лекція 1 Особливості мови програмування Java Сирота О.П.

Скорочення JDK = Java Development Kit JRE = Java Runtime Environment J2SE = Java 2 Standard Edition JavaSE = Java Standard Edition J2EE = Java 2 Enterprise Edition JavaEE = Java Enterprise Edition JavaME = Java Micro Edition JVM = Java Virtual Machine

Історія мови Java Сучасні сфери застосування Розподілені інформаційні системи Desktop-застосування Мобільні телефони Смартфони Побутові пристрої «Розумний дім» Предмет нашого курсу – Java SE та Java EE – розподілені інформаційні системи Процес JCP – специфікації JSR-XXX

Версії JavaSE

Стандартизація Розробка специфікацій Java здійснюється суспільством JCP (Java Community Process) – з 1998 р.

Виробники JavaSE Sun JDK (->Oracle JDK) IBM Java SDK Open JDK

JDK JRE JavaSE JDK – платформа для розробки JRE – платформа для виконання Java-програм JavaSE - API

Відмінності від C++ Ваші пропозиції

Відмінності від C++ Чиста об’єктно-орієнтована мова Кореневий об’єкт «java.lang.Object» Відсутні вказівники, тільки “посилання” Виділення пам’яті для об’єктів – тільки в області «heap» («куча») Java: o = new myobject() - heap C++ : o= new myobject() – heap, o = myobject() – stack. Відсутня адресна арифметика Збирання сміття Відсутнє множинне успадкування класів (можливе множинне успадкування тільки інтерфейсів) Відсутні пре-процесор та макроси Відсутнє перевантаження операторів Пакети замість просторів імен («namespace») Обробка виключних ситуацій в Java є обов’язковою та контролюється компілятором (Checked/Unchecked Exceptions) Інтроспекція, рефлексія

JAVA-ПРОГРАМА

Java-програма Код програми пишеться на мові програмування Java у файлі *.java Код програми компілюється компілятором javac. В результаті отримаємо байткод (файл *.class) Байткод виконується за допомогою програми java. Ця програма запускає віртуальну машину JVM (Java Virtual Machine)

Характеристики Java-програми Характеристики Незалежність від апаратного забезпечення Незалежність від операційних систем Незалежність завдяки JVM

Java virtual Machine (JVM)

Старт JVM JVM подається на вхід початковий клас Виконується метод main початкового класу > java HelloWorld public class HelloWorld { public static void main(String[] args) { System.out.println(“Hello World!”); } }

JVM (Java Virtual Machine) JVM – абстрактна обчислювальна машина Має власний набір інструкцій Нічого не знає про мову Java Виконує байт-код (bytecode) – набір інструкцій JVM Class-файли Містять байткод та допоміжну інформацію Java-програми компілюються у байт-код та розповсюджуються у вигляді “class”-файлів або їх архівів (“jar”-файлів) Non-Java JVM? Мови із статичною типизацією: Ada, C, Pascal Мови із динамічною типізацією (скриптові мови) – починаючи з JDK 7

Типи JVM Software JVM Sun JDK, IBM Java SDK, Open JDK Hardware JVM PicoJava, ARM Jazelle Embedded JVM Портативні пристрої, побутові пристрої - Java 2 Micro Edition – Scelmer CEE-J, Jeode Веб-броузери - аплети

Структура JVM JVM – це абстрактна стекова обчислювальна машина Має власні потоки виконання (JVM Thread) Містить загальні для всіх потоків виконання області Heap, Method Area

Функції JVM Інтерпретація Для підвищення продуктивності може бути залучений JITC (Just In Time Compiler). Class Loader – завантаження класів Завантаження, зв’язування, ініціалізація класів Garbage Collector (GC) - збирання сміття Здійснюється неявний виклик, якщо в області “heap” неможливо виділити пам’ять Для явного виклику GC застосовуються System.gc() – але такого краще не робити Розмір “heap” встановлюється параметром -Xmx Паралельне виконання Можливість одночасної роботи декількох потоків виконання

Інтерпретація JVM виконує байт код Виконання відбувається шляхом трансляції кожної команди байт-коду в машинний код Така трансляція відбувається постійно під час виконання кожної команди з байт-коду

JITC JITC (just in time compilation) – Це оптимізація виконання байт-коду Кешування машинного коду для раніше трансльованого байткоду >java -version java version "1.6.0_21" Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.6.0_21-b07) Java HotSpot(TM) Client VM (build 17.0-b17, mixed mode, sharing)

Завантаження класів Завантаження Java-класів здійснюють завантажувачі класів (class loader) Завантажувачі класів організовані у дерево Кожний наступний завантажувач класів бачить тільки ті класи, які завантажені попереднім завантажувачем

Процес завантаження класу В результаті клас завантажений та готовий до використання Не плутати з інстаціюванням класу Крок 1 – завантаження Пошук class-файлу Завантаження байткоду Крок 2 – зв’язування Верифікація байткоду Підготовка класу (відтепер за допомогою Reflection API можна динамічно звернутися до класу, його методів та полів). Розіменування усіх класів, на які посилається даний клас Крок 3 – ініціалізація Виконання блоків статичної ініціалізації Ініціалізація статичних полів

Паралельне виконання у JVM JVM управляє власними потоками виконання Саме тому Java містить конструкції для роботи з багатопоточністю на рівні мови (наприклад, ключове слово synchronized) Кожний потік виконання містить свій регістр PC та стек Кожний потік виконання виконує байткод

Heap, Method area Heap memory is the runtime data area from which memory for all class instances and arrays is allocated. Non-heap memory method area. It stores per-class structures such as a runtime constant pool, field and method data, and the code for methods and constructors memory required for the internal processing or optimization of the JVM. GC очищує Heap Memory

Garbage Collector (1/2) Знаходить та звільнює місце, яке зайняте непотрібними об’єктами Алгоритм GC заснований на ідеї поколінь (most objects die young) Heap поділяється на покоління (розміри «поколінь» та ньюанси алгоритму GC є предметом тонкої настройки)

Garbage Collector (2/2) За допомогою утиліт JVisualVM / VisualGC можна слідкувати за роботою GC

Моніторинг JVM JVisualVM VisualGC може бути встановлений як plugin до JVisualVM JConsole

JVisualVM

JVisualVM

БАЙТ-КОД

Байт-код Набір інструкцій: http://en.wikipedia.org/wiki/Java_bytecode_instruction_listings

JBE - Java Bytecode Editor

ВЛАСТИВОСТІ МОВИ JAVA

Властивості Java Завдяки JVM: Кросплатформеність Простота управління пам’яттю Підтримка багатопоточності Інші властивості: Чиста об’єктно-орієнтована мова

Hello World

Hello World! HelloWorld.java public class HelloWorld { public static void main(String[] args) { System.out.println(“Hello World!”); } } javac HelloWorld.java -> HelloWorld.class java HelloWorld

Ресурси James Gosling, Bill Joy, Guy Steele. The Java Language Specification. - Addison Wesley. - 3 edition. - 2005. - 688p. -http://java.sun.com/docs/books/jls/ Tim Lindholm, Frank Yellin. The Java Virtual Machine Specification, Second Edition. - Prentice Hall. - 1999. – 496p. - http://java.sun.com/docs/books/jvms/ Java SE 6 Documentation http://download.oracle.com/javase/6/docs/ Java Tutorials http://download.oracle.com/javase/tutorial/index.html Bill Venners. The Java Virtual Machine. Chapter 5 of Inside the Java Virtual Machine. http://www.artima.com/insidejvm/ed2/jvm.html

Запитання? Запитання?