مقاله کامل زبان برنامه نویسی جاوا

چكيده
موضوع مورد بحث در اين متن برنامه‏نويسي جاوا مي‏باشد. همانطور كه در دنياي كنوني مشاهده مي‏كنيم زبان جاوا به خاطر دارا بودن ويژگيهايي محبوب شده است. به همين دليل لزوم يادگيري اين زبان و آشنايي با نحوة برنامه‏نويسي‏اش يكي از كارهاي مهم است.
زبان برنامه‏نويسي جاوا چيست؟ چرا به وجود آمد. داراي چه قابليت‏هايي مي‏باشد. روش كامپايلرهايش چگونه است ساختار برنامه‏نويسي‏اش به چه صورت است و بسياري موارد ديگر كه در مورد زبان جاوا مطرح است.
دراين متن مرور مختصري دربارة تاريخچه جاوا و چگونگي تكامل آن بحث خواهد شد و در ادامه بحث به بررسي زبان جاوا و اينكه چه خصوصيات و ويژگيهايي منحصر به فردي دارد كه باعث محبوب شدنش شده است را بررسي خواهيم كرد و سپس به بررسي كامپايلر جاوا و مرورگرهاي آن خواهيم داشت كه چه چيزي هستند چه خصوصيات دارند و همچنين تفاوت سه جاوا يعني java classes، java programming، java script نيز خواهيم پرداخت خلاصه‏اي از دستورات جاوا و نحوة برنامه‏نويسي جاوا و خلاصه‏اي از مهمترين توابع جاوا را در ادامة متن مورد بررسي قرار خواهيم داد.
اختصارات
API (Application programming Interface)
CERN (Center European pour Ia Recherch Nucleaire)
FIFO (First in first out)
HTML (Hypertext markup language)
HTTP (Hypertext transfer protocol)
JDK (java Developers kit)
JUM (java virtual machine)
OOP (Object oriented programming)
PDA (Personel Digital Assistant)
PC (Personel Computer)
SGML (Standard Generalized markup language)
VRML (Virtual Reality markup language)
WWW (worldwide web)
تعاريف
تاريخچة جاوا
نگاهي به وب و اينترنت و چگونگي به وجود آمدن جاوا
چون جاوا رابطه‏اي تنگاتنگ با اينترنت دارد بهتر است در ابتدا نگاهي به تاريخچه وب و اينترنت داشته باشيم.
اينترنت به عنوان يك پروژة دولتي ايالات متحدة آمريكا در سال 1969 بدنيا آمد. اين پروژه كه در ابتدا آرپانت (ARPANET) نام داشت فقط چهار كامپيوتر را در نقاط مختلف ايالات متحده بهم وصل مي‏كرد. آرپانت به تدريج رشد كرد و در سال 1972 پنجاه دانشگاه و مركز تحقيقاتي نظامي در آن فعال بودند در اواخر دهه 1980 متجاوز از هشتادهزار كامپيوتر در اين شبكه عظيم به هم متصل شدند و امروزه نزديك به 100 ميليون كاربر در اين شبكه عضويت دارند و اينترنت به تمام زواياي زندگي رسوخ كرده است.
با آنكه اينترنت جوان نيست اما از تولد وب (World wide web-www) زمان زيادي نمي‏گذرد وب در سال 1989 در آزمايشگاه ارزيابي فيزيك ذرات (CERN) متولد شد. وب حاصل زحمات تيم برنرز-لي (Time Berrers- lee) بود كه تلاش داشت تا فيزيكدانان سراسر دنيا بتوانند اطلاعات خود را در شبكه اينترنت و به صورت ابرمتن (Hyper text) باهم در ميان بگذارند وي براساس زبان عمومي علامتگذاري استاندارد (Standard Generalized Markup Language)
(SGML) يك زبان جديد به نام زبان علامتگذاري ابرمتن (Hyper text Markup Language- HTML) به وجود آورد. براي انتقال اسناد HTML هم يك پروتكل جديد ابداع شد كه پروتكل انتقال ابرمتن (Hypertext Transfer Protocol- HTTP) نام گرفت اين پروتكل وسيله‏اي بود براي جستجو، يافتن بازيابي و نيايش سريع اسناد. با استفاده از ابرمتن مي‏توان در شبكه‏اي از منابع، با برنامه‏اي به نام كاوشگر (Browser) بدنبال اسنادي با ويژگيهاي خاص كاوش كرد.
شروع محبوبيت وب و رشد برق آسا آن با ورود كاوشگر گرافيكي موزائيك (Mosaic) همراه بود موفقيت موزائيك باعث شد تا عده‏اي از محققان NCSA شركت نت‏اسكيپ (Net scape) را تاسيس كنند و اين همان شركتي است كه معروفترين كاوشگر وب يعني Net Scape Navigator را توليد كرده است. اين كاوشگر باعث تسريع در روند رشد اينترنت و وب شده است.
نت‏اسكيپ با افزودن قابليتهاي بي‏شمار به كاوشگر خود همه را شگفت‏زده كرده اولين ويرايش زبان مدلسازي و واقعيت مجازي (Virtaal Reality Markup language -VRML). به بازار آمد و سان جاوا را در يك سيني طلايي به دنيا عرضه كرد. توسعه‏دهندگان وب با جاوا ابزاري ساختند كه با آن توانستند صفحات تعاملي مالتي‏مديا در اينترنت به وجود آوردند و اين نقطة عطف جديدي در تاريخچة اينترنت به شمار مي‏آيد.
تكامل جاوا
جاوا هم مانند اكثر اختراعات مهم حاصل تلاش گروهي دانشمندان پيشتاز است. اما نكتة جالب دربارة جاوا آن اس كه جاوا از ابزارهاي يك پروژه شكست خورده سربرآورد. اگر پروژة گرين (Green) كه شركت سان در سال 1991 آن را شروع
كرد به موفقيت مي‏انجاميد امروز نه سان ديگر يك شركت كامپيوتري مي‏بود و نه جاوا متولد مي‏شد.
يكي از زمينه‏هاي مورد علاقه سان بازار لوازم الكترونيكي بود، پروژه گرين به وجود آمد تا براي اين بازار نرم‏افزاري پيشرفته خلق كند. مهندسان سان توجه خود را به ميكروپروسسورهايي معطوف كردند كه داراي قابليت استفاده در اينگونه سيستم‏ها باشند.
اگر پروژه گرين مي‏خواست موفق باشد بايد كاري مي‏كرد تا سيستم مزبور بتواند براحتي به بسترهاي سخت‏افزاري مختلف منتقل شود. براي اين منظور ابتدا از كامپايلر C++ استفاده شد. ولي بزودي نارسايي‏هاي C++ دراين زمينه خود را نشان دادند.
مهندسان سان خيلي سريع دريافتند كه براي ادامه كار بايد چيزي جديد و قوي خلق كنند. در همين زمان بود كه جيمز گاسيلنگ (James Gosling) كاربر روي زبان جديد اوك (oak) را شروع كرد تقدير آن بود كه اين زبان (java) ناميده شود. چون اداره ثبت نامهاي تجاري نام اوك را رد كرده بود.
به تدريج مهندسين يك دستگاه شبيه (Personal Digital Assistant) PDA ساختند كه در آن از سيستم زبان برنامه‏نويسي و واسط كاربر جاوا استفاده شده بود. و با وجود ابتدايي بودن توانست توجه مديران سان را به خود جلب كند. بعدها گروهي كه در پروژة گرين كار كرده بودند شركت جاوا سافت (Java Soft) را بنيان نهادند.
متاسفانه بخت با پروژة گرين يار نبود و بعد از چند شكست متوالي سان آن را كنار گذاشت. در همين زمان بود كه عده‏اي از محققان NCSA شركت نت‏اسكيپ را تاسيس كردند و اين اتفاقات با آتشي كه به سرعت دنيا را درمي‏نورديد و شبكة تار عنكبوت جهاني (www) نام داشت همزمان شد.
بنابراين اتفاقي نبود كه مهندسان پروژة گرين به سمت اينترنت و وب به عنوان بستر پروژة سان جلب شوند. چهار سال بعد پروژة گرين به بار نشست و جاوا تبديل به داغترين موضوع اينترنت شد.
همه از برنامه‏نويسان و طراحان صفحات وب گرفته تا كاربران اينترنت مي‏خواهند از جاوا استفاده كنند. سان بلافاصله براي جاوا يك كاوشگر هم توليد كرد اين اولين كاوشگري بود كه مي‏توانست اپلت‏هاي جاوا را اجرا كند و نام آن هم هات جاوا (Hot java) بود.
جاوا چيست
جاوا يك زبان برنامه‏نويسي شي‏گراي توسعه داده شده توسط شركت سان ميكروسيستم (Sun Microsystem) است. كه كاربردهايي هم در اينترنت دارد. برنامه‏نوسي آبجكت اورينتد (OOP) است كه توانايي آن را دارد كه از لحاظ نرم‏افزاري آن را توسعه دهيم. در OOP يك برنامه كامپيوتر با فكر باز و درست مطرح بود كه باشد يك گروه از اشيا كه با يكديگر ارتباط دارند شكل (روش) ديگري براي بهتر شناختن جاوا اين است كه جاوا مي‏تواند استفاده بشود براي درست كردن برنامه‏هايي كه اجرا مي‏شوند از صفحه‏هاي وب اين برنامه‏ها Applets ناميده مي‏شوند.
ويژگيهاي زبان برنامه‏نويسي جاوا:
1-جاوا است يك محبوب بين‏المللي
2-جاوا كوچك و ساده است
3-جاوا شي‏گرا است.
4-جاوا ايمن است
5-جاوا است يك زبان Multithreaded
6-جاوا يك زبان قابل تفسير است
8-وجود Platformهاي مستقل (لايه‏هاي مستقل)
7 -جاوا هم كامپايلر دارد و هم اينترپرتر
9-جاوا مثل يك زبان سيستمهاي جاسازي شده است.
1-جاوا يك زبان محبوب بين‏المللي است
اگرچه كلمه محبوب بين‏المللي ممكن است كمي اغراق‏آميز باشد. ولي جاوا
به سرعت يك انتخاب محبوب براي برنامه‏نويسي كامپيوتر در درون و خارج اينترنت مي‏شود. تعداد زيادي از مردم علاقه دارند كه بدانند چگونه جاوا با سربلندي زندگي مي‏كند.
در مدت زماني كوتاه جاوا يكي از بزرگترين شايعه اينترنت، خبر اصلي روزنامه‏ها و سايتهاي وب و كنفرانسها و بيش از 120كتاب مي‏شود. حتي اگر كمترين تبليغ را مي‏داشت مثل سخت‏افزارهاي Tonya صداي آن به گوش همه مي‏رسيد. زبان برنامه‏نويسي جاوا مزاياي بيشتري از زبانهاي مثل C++ و ويژوال بيسيك دارد.
2-جاوا كوچك و ساده است
جاوا يك زبان بسيار ساده است چون شما را وادار نمي‏كند تا در محيط جديد كار كنيد و اين براي كساني كه اطلاعات فني ناچيزي درباره كامپيوتر دارند مهم است ساختار زبان جاوا در نگاه اول بسيار شبيه C++ است و اين شباهت باعث مي‏شود كه برنامه‏نويساني كه با C و C++ آشنا هستند به راحتي بتوانند با اين زبان كار كنند.
Syntax. آن برنامه‏نويس را تشويق به توليد برنامه‏هاي پيمانه‏اي و قابل نگهداري مي‏سازد.
در هر حال توسعه گران جاوا سعي دارند كه درست كنند زبان راحت‏تر براي نوشتن، اجرا و يادگيري.
3-جاوا شي‏گراست
برنامه‏نويسي شي‏گرا يا (OOP) يك قدرت سازمان يافته و توسعه يافته نرم‏افزاري است.
برنامه‏نويسي شي‏گرايي در واقع سازمان‏دهي يك برنامه مانند يك دستگاهي از اعضا (componement)ها است كه شي‏ها (objects) ناميده مي‏شوند.
اين اشيا مستقل از همديگر زندگي مي‏كنند و قانون‏هايي براي ارتباط با همديگر دارند. زبان جاوا شامل يك مجموعه از كتابخانه‏هاي كلاسها است كه اينها آماده مي‏كنند نوع متغيرهاي اصلي، ورودي سيستم و ظرفيت خروجي و توابع ديگر را.
جاوا همچنين شامل كلاسها براي پشتيباني ناحيه كاري، پروتكل اينترنت و توابع رابط كاربر گرافيكي است.
شي‏گرايي در جاوا به غايت خود رسيده است. جاوا در استفاده از اشيا بسيار مقيد و سخت‏گير است و تخطي از اصول را نمي‏پذيرد.
در C++ شما مي‏توانيد از اشيا به موازات برنامه‏نويسي به سبك قوي استفاده كنيد و اكثراً در پايان كار چنان ملغمه‏اي به وجود مي‏آيد كه مديريت آن نه با روشهاي برنامه‏نويسي شي‏گرا امكان دارد و نه با روش روشهاي قديمي، جاوا ديگر به شما اجازه نمي‏دهد تا خود را در چنين مخمصه‏اي گرفتار كنيد.
4-جاوا ايمن است
جاوا با دور انداختن اشاره‏گرها و بر دوش كشيدن بار مديريت حافظه، برنامه‏نويسان C/C++ را براي هميشه از كابوس‏ها رهايي بخشيده است. علاوه بر آن چون جاوا زباني براي اينترنت است، از ايمني و حفاظت ذاتي بالاتر برخوردار است. طراحان جاوا از ابتدا يك محيط برنامه‏نويسي ايمن را مدنظر داشته‏اند. مسئله حفاظت سيستم‏ها رابطة تنگاتنگي با اشاره‏گرها دارد.
اكثر مهاجمان براي ورودي غيرقانوني به سيستم‏هاي ديگران از اين اشاره‏گرها استفاده مي‏كنند. جاوا با حذف اشاره‏گرها اين راه را سد كرده است.
زبان جاوا را كه براي ايجاد Applet ها و هم براي برنام‏هاي كاربردي به كار برده مي‏شود. بيشتر نياز به محيط امن دارد.
زماني كه يك Applet در يك وب پيج ايجاد مي‏شود. Applet توسط نرم‏افزار به تنهايي لود مي‏شود. با كار و تصويرهاي روي صفحه سپس Applet اجرا مي‏شود روي كامپيوتر user.
اين عمل بايد بالا ببرد يك پرچم خطر قرمز را. براي اينكه يك مقدار چيزهاي مضر مي‏توانند رخ بدهند زمانيكه برنامه‏ها اجرا مي‏شوند.
مانندويروسها، اسب‏هاي وابسته (Trojan horses)، شبكه ميكر و سا فت و چيزهاي ديگر.
4 – جاوا روي چندين لايه ايمني را آماده كرده است:
4-1) زبان جاوا طراحي شده بينهايت مشكل براي اجراي كدهاي زيان بار.
اين زودودگي از اشاره‏گرها است يك مرحله بزرگ دراين بابت. اشاره‏گرها مي‏توانند استفاده بشوند براي دسترسي جعلي به قسمتهايي از يك برنامه كه دسترسي آزاد نيست و براي دسترسي به مناطقي از حافظه كه فكر مي‏شود آنها تغييرناپذيرند.
4-2) لايه ديگر ايمن جاوا بايت كدهاي تصديق كننده آن است.
برنامه‏هاي جاوا كامپايل مي‏شوند درون مجموعه‏اي از دستورالعمل‏ها كه بايت كد ناميده مي‏شوند.
قبل از اينكه يك برنامه جاوا اجرا شود يك تصديق‏كننده چك مي‏كند هر بايت كد را براي مطمئن شدن كه هر چيزي در آن موردظن و شك خواهد شد.
جاوا چندين حفاظ دارد كه به كار مي‏روند براي اپلت‏ها براي جلوگيري از مخلوط شدن تصادفي يك برنامه استفاده مي‏كنند از خشونت برعليه ديسك يوزر.
يك اپلت نمي‏تواند باز شود يا خوانده شود يا نوشته شود روي فايلهاي سيستم يوزر. فايلها را روي سيستم يوزر. زير اپلت‏هاي جاوا مي‏توانند باز شوند در پنجره‏هاي جديد.
اين پنجره‏ها يك واژه جاوا (كليد جاوا) هستند و كاري كه شناسايي مي‏كند هويت آنهارا دارند.
5-جاوا يك زبان Multithreaded است.
جاوا يك زبان Multithreaded است يك زبان Multithreaded گسترش مي‏دهد اين رفتار براي برنامه‏ها.
بطوريكه بيشتر از يك مجموعه از دستورالعمل‏هاي مي‏توانند اجرا شوند بطور همزمان. جاوا مهيا مي‏كند ابزارهايي براي نوشتن برنامه‏هاي Multithreaded و براي درست كردن اين برنامه‏ها بطور قابل اطمينان در اجرا.
6-جاوا يك زبان تفسيري است.
اين واقعيت كه جاوا يك زبان قابل تفسير است به مسئله امنيت هم كمك مي‏كند از انجايي كه اجراي هريك از برنامه‏هاي جاوا تحت كنترل سيستم حين اجرا انجام شده سيستم فوق مي‏تواند برنامه را دربرگرفته ومانع توليد اثرات جانبي خارج از سيستم گردد.
هنگاميكه يك برنامه تفسير مي‏‌شود معمولاً كندتر از زماني كه به كدهاي اجرايي كامپايل شود اجرا خواهد شد اما در مورد جاوا اين تفاوت در زمان اجرا چندان زياد نيست. يك
نكتة ديگر اينكه اگرچه جاوا طوري طراحي شده تا تفسير شود اما محدوديتي براي كامپايل كارهاي بايتي آن به كدهاي معمولي وجود ندارد.
همچنان جنبه‏هاي امنيتي جاوا و قابل حمل آن محفوظ مي‏ماند زيرا سيستم حين اجرا همچنان درگير محيط اجرايي مي‏ماند. بسياري از
محيط‏هاي اجرايي جاوا اين روش درست در آن واحد كامپايل نمودن كدهاي بايتي به كدهاي معمولي را مورد استفاده قرار ميدهند كه چنين سيستم‏هايي فراهم كننده سطوح قابل رقابت با C++ مي‏باشند.
7-جاوا هم كامپايلر دارد و هم اينترپرتر
جاوا ويژگيهاي متعددي دار كه آن را منحصر به فرد كرده است. جاوا هم كامپايلر دارد و هم اينترپرتر. براي اجراي برنامه حتماً بايد اينترپرتر هم روي كامپيوتر موردنظر موجود باشد هر كامپايلر جاوا كد اجرايي (exe) توليد نمي‏كند و در عوض يك فايل بينابيني مي‏سازد كه بايت كد (byte code) نام دارد بايت كد چيزي شبيه به زبان اسمبلي است اما اين زبان مختص هيچ پروسسور خاصي نيست بلكه زبان اسمبلي يك ماشين ويژه به نام ماشين مجازي جاوا.
به نام ماشين مجازي جاوا (java virtual ,machine) است در هنگام اجراي چنين برنامه‏اي اينترپرتر زمان اجراي جاوا (java runtime interprete) كه روي ماشين مجازي جاوا اجرا مي‏شود. دستورات فايل بايت كد را به دستورات قابل فهم براي پروسسوري كه روي آن اجرا مي‏شود تبديل خواهد كرد. شكل زير اين فرآيند رابه تصوير كشيده است:
يكي از بزرگترين ادعاهاي جاوا، آزاد بودن از بستر سخت‏افزاري است. اگر جاوا بخواهد در اينترنت موفق باشد

فایل : 37 صفحه

فرمت : Word