Из чего состоит java. Язык программирования Java

13.04.2019

Язык Java был создан в 1995 году, и за 22 года своего существования покорил сердца миллионов программистов. Как ему это удалось? Почему за это время не появилось ни одной достойной замены? Чтобы разобраться в этом, поговорим об особенностях языка Java.

Компания Sun Microsystems при выпуске языка заложила 5 парадигм потенциального успеха:

простота, объектная ориентированность и понятность;
надёжность и безопасность;
переносимость и независимость от платформы;
высокая производительность;
интрепретируемость, поточность и динамичность.

Рассмотрим каждую из них подробнее.

Простота

Синтаксис языка был унаследован от C++. Сегодня на фоне Python, Groove или Go его трудно назвать простым, однако тогда эволюционный вид позволил привлечь внимание Си-разработчиков.

Стандартная программа “Hello World” выглядит следующим образом:

public static void main(String args)
{
System.out.println("Hello World");
}

Такая форма конструкций не увеличивает скорость набора, однако читать, понимать и воспроизводить его просто.

Надёжность

Надёжность обеспечивается двумя принципами:

ООП. Иерархия наследования увеличивает читаемость кода и снижает количество невынужденных ошибок.
Строгая типизация. Разработчику приходится выполнять больший объём работы, но данные интерпретируется однозначно.

Кроме того, первоначально в Java предполагался запрет прямого доступа к памяти, что также повышало бы надёжность. Но разработчики оставили несколько лазеек, например бэкдор sun.misc.Unsafe, которые этот запрет обходят.

Безопасность

Кроме сохранения общей формы конструкций, Java по сравнению с C++ формально лишился двух потенциальных опасностей: указателей и множественного наследования. На деле обе функции сохранены, но представлены в ином виде: вместо указателей используются значения, а в множественном наследовании участвуют не классы, а интерфейсы. Тем не менее, такая особенность java программирования почти исключает возможный урон от невнимательности разработчика.

Удобство

Дословно концепция Java звучит как: «Write once, run anywhere». То есть исполняемость кода не зависит от используемой операционной системы или установленного ПО. Достигается это благодаря транслированию в байт-код виртуальной машиной JVM.

Как нельзя кстати пригодилась эта особенность java на android. Разнообразие производителей, моделей телефонов, характеристик - всё это могло бы негативно сказаться на работе приложений, если бы не существование такого универсального инструмента.

Производительность

Особенность ява, связанная с транслированием в байт-код, положительно сказывается и на производительности конечных продуктов. По скорости исполнения однотипные программы на java уступают в 1,5-2 раза программам на C/C++, при этом превосходят JavaScript, Ruby, Python.

Развитая экосистема

За 22 года жизни язык оброс десятками IDE и фреймворков, сотнями сообществ и форумов, тысячами библиотек и плагинов. Всё это благоприятно сказывается на пороге вхождения в профессию, востребованности и качеству производимых с помощью java продуктов.

Безусловно, каждый популярный язык программирования уникален, каждый имеет свои недостатки и преимущества. Особенности Java не имеют революционного характера, они незначительны, но вместе с тем фундаментальны. Именно то, что отличает хороший язык от лучшего.

Программирование – это написание исходного кода программы на одном из языков программирования. Существует множество различных языков программирования, благодаря которым создаются всевозможные программы, решающие определенный круг задач. Язык программирования – это набор зарезервированных слов, с помощью которых пишется исходный код программы. Компьютерные системы не в силах (пока) понимать человеческий язык и уж тем более, человеческую логику (особенно женскую), поэтому все программы пишутся на языках программирования, которые впоследствии переводятся на язык компьютера или в машинный код. Системы, переводящие исходный код программы в машинный код, очень сложные и их, как правило, создают не один десяток месяцев и не один десяток программистов. Такие системы называются интегрированными средами программирования приложений или инструментальными средствами.

Система программирования представляет собой огромную продуманную визуальную среду, где можно писать исходный код программы, переводить его в машинный код, тестировать, отлаживать и многое другое. Дополнительно существуют программы, которые позволяют производить вышеперечисленные действия при помощи командной строки.

Вы, наверное, не раз слышали термин «программа написана под Windows или под Linux, Unix». Дело в том, что среды программирования при переводе языка программирования в машинный код могут быть двух видов – это компиляторы и интерпретаторы. Компиляция или интерпретация программы задает способ дальнейшего выполнения программы на устройстве. Программы написанные на языке Java всегда работают на основе интерпретации, тогда как программы написанные на С/С++ – компиляции. В чем разница этих двух способов?

Компилятор после написания исходного кода в момент компиляции читает сразу весь исходный код программы и переводит в машинный код. После чего программа существует, как одно целое и может выполняться только в той операционной системе, в которой она была написана. Поэтому программы, написанные под Windows, не могут функционировать в среде Linux и наоборот. Интерпретатор осуществляет пошаговое или построчное выполнение программы каждый раз, когда она выполняется. Во время интерпретации создается не выполняемый код, а виртуальный, который впоследствии выполняется виртуальной Java машиной. Поэтому на любой платформе – Windows или Linux, Java-программы могут одинаково выполняться при наличии в системе виртуальной Java машины, которая еще носит название Системы времени выполнения.

Объектно-ориентированное программирование

Объектно-ориентированное программирование строится на базе объектов, что в кой-то мере аналогично с нашим миром. Если оглянуться вокруг себя, то обязательно можно найти то, что поможет более ярко разобраться в модели такого программирования. Например, я сейчас сижу за столом и печатаю эту главу на компьютере, который состоит из монитора, системного блока, клавиатуры, мыши, колонок и так далее. Все эти части являются объектами, из которых состоит компьютер. Зная это, очень легко сформулировать какую-то обобщенную модель работы всего компьютера. Если не разбираться в тонкостях программных и аппаратных свойств компьютера, то можно сказать, что объект Системный блок производит определенные действия, которые показывает объект Монитор. В свою очередь объект Клавиатура может корректировать или вовсе задавать действия для объекта Системный блок, которые влияют на работу объекта Монитор. Представленный процесс очень хорошо характеризует всю систему объектно-ориентированного программирования.

Представьте себе некий мощный программный продукт, содержащий сотни тысяч строк кода. Вся программа выполняется построчно, строка за строкой и в принципе каждая из последующих строк кода обязательно будет связана с предыдущей строкой кода. Если не использовать объектно-ориентированное программирование, и когда потребуется изменить этот программный код, скажем при необходимости улучшения каких-то элементов, то придется произвести большое количество работы со всем исходным кодом этой программы.

В объектно-ориентированном программировании все куда проще, вернемся к примеру компьютерной системы. Допустим, вас уже не устраивает семнадцати дюймовый монитор. Вы можете спокойно его обменять на двадцати дюймовый монитор, конечно же, при наличии определенных материальных средств. Сам же процесс обмена не повлечет за собой огромных проблем, разве что драйвер придется сменить, да вытереть пыль из-под старого монитора и все. Примерно на таком принципе работы и строится объектно-ориентированное программирование, где определенная часть кода может представлять класс однородных объектов, которые можно легко модернизировать или заменять.

Объектно-ориентированное программирование очень легко и ясно отражает суть решаемой проблемы и что самое главное, дает возможность без ущерба для всей программы убирать ненужные объекты заменяя эти объекты на более новые. Соответственно общая читабельность исходного кода всей программы становится намного проще. Существенно и то, что один и тот же код можно использовать в абсолютно разных программах.

Классы

Стержнем всех программ Java являются классы, на которых основывается объектно-ориентированное программирование. Вы по сути уже знаете, что такое классы, но пока об этом не догадываетесь. В предыдущем разделе мы говорили об объектах, ставя в пример устройство всего компьютера. Каждый объект, из которых собран компьютер, является представителем своего класса. Например, класс Мониторов объединяет все мониторы вне зависимости от их типов, размеров и возможностей, а один какой-то конкретный монитор, стоящий на вашем столе и есть объект класса мониторов.

Такой подход позволяет очень легко моделировать всевозможные процессы в программировании, облегчая решение поставленных задач. Например, имеется четыре объекта четырех разных классов: монитор, системный блок, клавиатура и колонки. Чтобы воспроизвести звуковой файл необходимо при помощи клавиатуры дать команду системному блоку, само же действие по даче команды вы будете наблюдать визуально на мониторе и, в итоге, колонки воспроизведут звуковой файл. То есть любой объект является частью определенного класса и содержит в себе все имеющиеся у этого класса средства и возможности. Объектов одного класса может быть столько, сколько это необходимо для решения поставленной задачи.

Методы

Когда приводился пример воспроизведения звукового файла, то было упомянуто о даче команды или сообщения, на основе которого и выполнялись определенные действия. Задача по выполнению действий решается с помощью методов, которые имеет каждый объект. Методы – это набор команд, с помощью которых можно производить те или иные действия с объектом.

Каждый объект имеет свое назначение и призван решать определенный круг задач с помощью методов. Какой толк был бы, например, в объекте Клавиатура, если нельзя было нажимать на клавиши, получая при этом возможность отдавать команды? Объект Клавиатура имеет некое количество клавиш, с помощью которых пользователь приобретает контроль над устройством ввода и может отдавать необходимые команды. Обработка таких команд, происходит с помощью методов.

Например, вы нажимаете клавишу Esc для отмены каких-либо действий и тем самым даете команду методу, закрепленному за этой клавишей который на программном уровне решает эту задачу. Сразу же возникает вопрос о количестве методов объекта Клавиатура, но здесь может быть различная реализация – как от определения методов для каждой из клавиш (что, вообще-то, неразумно), так и до создания одного метода, который будет следить за общим состоянием клавиатуры. То есть, этот метод следит за тем, была ли нажата клавиша, а потом в зависимости от того какая из клавиш задействована, решает, что ему делать.

Итак, мы видим, что каждый из объектов может иметь в своем распоряжении набор методов для решения различных задач. А поскольку каждый объект является объектом определенного класса, то получается, что класс содержит набор методов, которыми и пользуются различные объекты одного класса. В языке Java все созданные вами методы должны принадлежать или являться частью какого-то конкретного класса.

Синтаксис и семантика языка Java

Для того чтобы говорить и читать на любом иностранном языке, необходимо изучить алфавит и грамматику этого языка. Подобное условие наблюдается и при изучении языков программирования, с той лишь разницей, как мне кажется, что этот процесс несколько легче. Но прежде чем начинать писать исходный код программы, необходимо сначала решить поставленную перед вами задачу в любом удобном для себя виде.

Давайте создадим некий класс отвечающий, например, за телефон, который будет иметь всего два метода: включающий и выключающий этот самый телефон. Поскольку мы сейчас не знаем синтаксис языка Java, то напишем класс Телефон на абстрактном языке.

Класс Телефон
{
Метод Включить()
{
// операции по включению телефона
}
Метод Выключить()
{
// операции по выключению телефона
}
}

Примерно так может выглядеть класс Телефон. Заметьте, что фигурные скобки обозначают соответственно начало и конец тела класса, метода, либо всякой последовательности данных. То есть скобки указывают на принадлежность к методу или классу. На каждую открывающую скобку обязательно должна быть закрывающая скобка. Чтобы не запутаться их обычно ставят на одном уровне в коде.

А теперь давайте запишем тот же самый класс только уже на языке Java.

Class Telefon
{
void on()
{
// тело метода on()
}
void off()
{
// тело метода off()
}
}

Ключевое слово class в языке Java объявляет класс, далее идет название самого класса. В нашем случае это Telefon. Сразу пару слов касательно регистра записи. Почти во всех языках программирования важно сохранять запись названий в том регистре, в котором она была сделана. Если вы написали Telefon, то уже такое написание как telefon или TELefoN выдаст ошибку при компиляции. Как написали первоначально, так и надо писать дальше.

Зарезервированные или ключевые слова записываются в своем определенном регистре, и вы не можете их использовать, давая их названия методам, классам, объектам и так далее. Пробелы между словами не имеют значения, поскольку компилятор их просто игнорирует, но для читабельности кода они важны.

В теле класса Telefon имеются два метода: on() – включающий телефон и метод off() – выключающий телефон. Оба метода имеют свои тела и в них по идее должен быть какой-то исходный код, описывающий необходимые действия обоих методов. Для нас сейчас неважно, как происходит реализация этих методов, главное – это синтаксис языка Java.

Оба метода имеют круглые скобки on(), внутри которых могут быть записаны параметры, например on(int time) или on(int time, int time1). С помощью параметров происходит своего рода связь методов с внешним миром. Говорят, что метод on(int time) принимает параметр time. Для чего это нужно? Например, вы хотите, чтобы телефон включился в определенное время. Тогда целочисленное значение в параметре time будет передано в тело метода и на основе полученных данных произойдет включение телефона. Если скобки пусты, то метод не принимает никаких параметров.

Комментарии

В классе Telefon в телах обоих методов имеется запись после двух слэшей: //. Такая запись обозначает комментарии, которые будут игнорироваться компилятором, но нужны для читабельности кода. Чем больше информации вы закомментируете по ходу написания программы, тем больше у вас будет шансов вспомнить через год, над чем же все это время трудились.

Комментарии в Java могут быть трех видов, это:

//, /*…*/ и /**…*/

Комментарии, записанные с помощь оператора // должны располагаться в одной строке:

// Одна строка
!!! Ошибка! На вторую строку переносить нельзя!
// Первая строка
// Вторая строка
// …
// Последняя строка

Комментарии, использующие операторы /*…*/ могут располагаться на нескольких строках. В начале вашего комментария поставьте /*, а в конце, когда закончите комментировать код, поставьте оператор */. Последний вид комментария /**…*/ используется при документировании кода и также может располагаться на любом количестве строк.

Типы данных Java

Чтобы задать произвольное значение, в Java существуют типы данных. В классе Telefon мы создали два метода. Оба метода не имели параметров, но когда приводился пример метода on(int time) с параметром time, говорилось о передаче значения в метод. Данное значение указывало на время, с помощью которого якобы должен включиться телефон. Спецификатор int как раз и определяет тип значения time. В Java 2 МЕ шесть типов данных.

Byte – маленькое целочисленное значение от –128 до 128;
short – короткое целое значение в диапазоне от –32768 до 32767;
int – содержит любое целочисленное значение от –2147483648 до 2147483647;
long – очень большое целочисленное значение, от –922337203685475808 до 9223372036854775807;
char – это символьная константа в формате Unicode. Диапазон данного формата от 0 до 65536, что равно 256 символам. Любой символ этого типа должен записываться в одинарных кавычках, например: ‘G’;
boolean – логический тип, имеет всего два значения: false – ложь и true – истина. Этот тип часто используется в циклах о которых чуть позже. Смысл очень прост – если у вас в кармане есть деньги, предположительно это true, а если нет то false. Таким образом, если деньги имеются – идем в магазин за хлебом или пивом (нужное подчеркнуть), если нет денег – остаемся дома. То есть это такая логическая величина, которая способствует выбору дальнейших действий вашей программы.

Чтобы объявить какое-то необходимое значение используется запись:

Int time;
long BigTime;
char word;

Оператор точка с запятой необходим после записей и ставится в конце строки. Можно совместить несколько одинаковых по типу объявлений через запятую:

Mt time, time1, time2;

Теперь давайте, усовершенствуем наш класс Telefon, добавив в него несколько значений. Методы on() и off() нам больше не нужны, добавим новые методы, которые действительно могут решать определенные задачи.

Class Telefon
{
//S – площадь дисплея
//w – ширина дисплея
//h – высота дисплея
int w, h, S;
//метод, вычисляющий площадь дисплея
vord Area()
{
S = w*h;
}
}

Итак, мы имеем три переменные S, w и h, отвечающие, соответственно, за площадь, ширину и высоту дисплея в пикселях. Метод Area() вычисляет площадь экрана телефона в пикселях. Операция бесполезная, но очень показательная и простая в понимании. Тело метода Area() обрело себя и имеет вид S = w*h. В этом методе мы просто перемножаем ширину на высоту и присваиваем или как еще говорят, сохраняем результат в переменной S. Эта переменная будет содержать значения площади дисплея данного телефона.

Сейчас мы подошли вплотную к операторам языка Java, с помощью которых можно совершать всевозможные операции. Операторы языка Java, как впрочем, и других языков программирования имеют свои назначения. Так существуют арифметические операторы, операторы инкремента и декремента, логические операторы и операторы отношения. Давайте рассмотри каждый из вышеупомянутых операторов.

Арифметические операторы

Все арифметические операторы очень просты и аналогичны операторам умножения «*», деления «/», сложения «+» и вычитания «–» используемые в математике. Существует оператор деления по модулю «%» и слегка запутанная на первый взгляд ситуация с оператором равно «=». Оператор равно в языках программирования называется оператором присваивания:

Здесь вы переменной х присваиваете значение 3. А оператор «равно» в языках программирования соответствует записи двух подряд операторов «равно»: «==». Рассмотрим на примере, что могут делать различные арифметические операторы.

Int x, y, z;
x = 5;
y = 3;
z = 0;
z = x + y;

В данном случае z будет иметь значение уже суммы x и y, то есть 8.

Переменная х имела значение 5, но после такой записи предыдущее значение теряется и записывается произведение z*x (8*5), что равно 40. Теперь, если мы продолжим дальше наш код, то переменные будут иметь такой вид:

// x = 40;
// y = 3;
// z = 8;

Операторы сложения и вычитания имеют те же назначения что и в математике. Отрицательные числа так же родственны.

Операторы декремента «––» и инкремента «++» весьма специфичны, но очень просты. В программировании часто встречаются моменты, когда требуется увеличить или уменьшить значение на единицу. Часто это встречается в циклах. Операция инкремента увеличивает переменную на единицу.

Int x = 5;
x++;
// Здесь х уже равен 6

Операция декремента уменьшает переменную на единицу.

Int x = 5;
x--;
// х равен 4

Операции инкремента и декремента могут быть пост и префиксными:

Int x = 5;
int y = 0;
y = x++;

В последней строке кода сначала значение x присваивается y, это значение 5, и только потом переменная х увеличивается на единицу. Получается что:

Префиксный инкремент имеет вид:

Int x = 3;
int y = 0;
y = ++x;

И в этом случае, сначала переменная х увеличивается на один, а потом присваивает уже увеличенное значение y.

Операторы отношения

Операторы отношения позволяют проверить равенство обеих частей выражения. Имеется оператор равенства «==», операторы меньше «<» и больше «>», меньше или равно «<=» и больше или равно «>=», а так же оператор отрицания «!=».
9 == 10;

Это выражение не верно, девять не равно десяти, поэтому его значение этого выражения равно false.

Здесь же, наоборот, оператор отрицания указывает на неравенство выражения, и значение будет равно true. Операторы больше, меньше, больше или равно и меньше или равно аналогичны соответствующим операторам из математики.

Логические операторы

Существует два логических оператора. Оператор «И», обозначающийся значками «&&» и оператор «ИЛИ», обозначенный в виде двух прямых слэшей «||». Например, имеется выражение:

А*В && В*С;

В том случае, если только обе части выражения истинны, значение выражения считается истинным. Если одна из частей неверна, то значение всего выражения будет ложным.
В противовес оператору «&&» имеется оператор «||», не напрасно имеющий название «ИЛИ».

А*В || В*С;

Если любая из частей выражения истинна, то и все выражение считается истинным. Оба оператора можно комбинировать в одном выражении, например:

A*B || B*C && C*D || B*A;

С помощью этого выражения я вас ввел, как мне кажется, в затруднение, неправда ли? Дело в том, что в Java, как и в математике существует приоритет или так называемая иерархия операторов, с помощью которой определяется какой из операторов главнее, а, следовательно, и проверяется первым. Рассмотрим с помощью списка приоритет всех имеющихся операторов языка Java:

, ., (),
!, ~, ++, – –, + (унарный), – (унарный), new,
*, /, %,
+, –,
<<, >>, >>>,
<, <=, >, >=,
= =, !=,
&, ^, |,
&&,
||,
?:,
=, +=, –=, *=, /=, %=, |=, ^=, <<=, >>=, >>>=.

Ассоциативность операторов в списке следует слева направо и сверху вниз. То есть все, что находится левее и выше – старше по званию и главнее.

Объектно-ориентированное программирование

Классы

Методы

Java - язык программирования, разработанный компанией SunMicrosystems. Приложения Java обычно компилируются в специальный байт-код, поэтому они могут работать на любой виртуальной Java-машине(JVM) независимо от компьютерной архитектуры. Дата официального выпуска - 23 мая 1995 года. Сегодня технология Java предоставляет средства для превращения статических Web-страниц в интерактивные динамические документы и для создания распределенных не зависящих от платформы приложений.

Программы на Java транслируются в байт-код, выполняемый виртуальной машиной Java (JVM) -программой, обрабатывающей байтовый код и передающей инструкции оборудованию как интерпретатор.

Достоинство подобного способа выполнения программ - в полной независимости байт-кода от операционной системы и оборудования, что позволяет выполнять Java-приложения на любом устройстве, для которого существует соответствующая виртуальная машина. Другой важной особенностью технологии Java является гибкая система безопасности благодаря тому, что исполнение программы полностью контролируется виртуальной машиной. Любые операции, которые превышают установленные полномочия программы (например, попытка несанкционированного доступа к данным или соединения с другим компьютером) вызывают немедленное прерывание.

Часто к недостаткам концепции виртуальной машины относят то, что исполнение байт-кода виртуальной машиной может снижать производительность программы алгоритмов, реализованных на языке Java. В последнее время был внесен ряд усовершенствований, которые несколько увеличили скорость выполнения программ на Java:

Применение технологии трансляции байт-кода в машинный код непосредственно во время работы программы (JIT-технология) с возможностью сохранения версий класса в машинном коде,

Широкое использование платформенно - ориентированного кода (native-код) в стандартных библиотеках,

Аппаратные средства, обеспечивающие ускоренную обработку байт-кода (например, технология Jazelle, поддерживаемая некоторыми процессорами фирмы ARM).

Основные возможности языка:

Автоматическое управление памятью;

Расширенные возможности об работки исключительных ситуаций;

Богатый набор средств фильтрации ввода/вывода;

Набор стандартных коллекций, таких как массив, список, стек и т.п.;

Наличие простых средств создания сетевых приложений (в том числе с использованием протокола RMI);

Наличие классов, позволяющих выполнять HTTP-запросы и обрабатывать ответы;

Встроенные в язык средства создания многопоточных приложений;

Унифицированный доступ к базам данных:

На уровне отдельных SQL-запросов-на основе JDBC,SQLJ;

На уровне концепции объектов, обладающих способностью к хранению в базе данных-на основе Java Data Objects и Java Persistence API;

Поддержка шаблонов (начиная с версии 1.5);

Параллельное выполнение программ .

1.4.3 Язык программирования C#

В июне 2000 года стало известно о новом языке программирования, родившемся в недрах компании Microsoft. Он стал частью новой технологии Microsoft, названной.NET (читается «Dot Net»). В рамках этой технологии предусмотрена единая среда выполнения программ (Common Language Runtime, CLR), написанных на разных языках программирования. Одним из таких языков, основным в этой среде, и является C# (C#, читается «C sharp», «Си шарп»). Названием языка, конечно же, хотели подчеркнуть его родство с Си++, ведь # - это два пересекшихся плюса. Но больше всего новый язык похож на Java . И нет сомнений, что одной из причин его появления стало стремление Microsoft ответить на вызов компании Sun.

Хотя официально авторы C# не называются, но на титульном листе одной из предварительных редакций справочника по языку обозначены Андерс Хейльсберг (Anders Hejlsberg) - создатель Турбо Паскаля и Дельфи, перешедший в 1996 году в Microsoft, и Скотт Вилтамут (Scott Wiltamuth).

Единая среда выполнения программ основана на использовании промежуточного языка IL (Intermediate Language - промежуточный язык), исполняющего почти ту же роль, что и байт-код виртуальной машины языка Ява. Используемые в рамках технологии.NET компиляторы с различных языков транслируют программы в IL-код. Так же как и байт-код Явы, IL-код представляет собой команды гипотетической стековой вычислительной машины. Но есть и разница в устройстве и использовании IL.

Во-первых, в отличие от JVM, IL не привязан к одному языку программирования. В составе, предварительных версий Microsoft.NET имеются компиляторы с языков Си++, C#, Visual Basic. Независимые разработчики могут добавлять другие языки, создавая компиляторы с этих языков в IL-код.

Во-вторых, IL предназначен не для программной интерпретации, а для последующей компиляции в машинный код. Это позволяет достичь существенно большего быстродействия программ. Содержащие IL-код файлы несут достаточно информации для работы оптимизирующего компилятора .

«C# - простой, современный, объектно-ориентированный язык с безопасной системой типов, происходящий от Си и Си++. C# будет удобен и понятен для программистов, знающих Си и Си++. C# сочетает продуктивность Visual Basic и мощность Си++.» Такими словами начинается описание C#.

Рассмотрим технические особенности языка:

Единицей компиляции является файл (как в Си, Си++, Яве). Файл может содержать одно или несколько описаний типов: классов (class), интерфейсов (interface), структур (struct), перечислений (enum), типов-делегатов (delegate) с указанием (или без указания) об их распределении по пространствам имен;

Пространства имен (namespace) регулируют видимость объектов программы (как в Си++). Пространства имен могут быть вложенными. Разрешено употребление объектов программы без явного указания пространства имен, которому этот объект принадлежит. Достаточно лишь общего упоминания об использовании этого пространства имен в директиве using (как в Турбо Паскале). Предусмотрены псевдонимы для названий пространств имен в директиве using (как в языке Оберон);

Элементарные типы данных: 8-разрядные (sbyte, byte), 16-разрядные (short, ushort), 32-разрядные (int, uint) и 64-разрядные (long, ulong) целые со знаком и без знака, вещественные одиночной (float) и двойной (double) точности, символы Unicode (char), логический тип (bool, не совместим с целыми), десятичный тип, обеспечивающий точность 28 значащих цифр (decimal);

Структурированные типы: классы и интерфейсы (как в Яве), одномерные и многомерные (в отличие от Явы) массивы, строки (string), структуры (почти то же, что и классы, но размещаемые не куче и без наследования), перечисления, несовместимые с целыми (как в Паскале);

Типы-делегаты или просто «делегаты» (подобны процедурным типам в Модуле‑2 и Обероне, указателям на функции в Си и Си++);

Типы подразделяются на ссылочные (классы, интерфейсы, массивы, делегаты) и типы-значения (элементарные типы, перечисления, структуры). Объекты ссылочных типов размещаются в динамической памяти (куче), а переменные ссылочных типов являются, по сути, указателями на эти объекты. В случае типов-значений переменные представляют собой не указатели, а сами значения. Неявные преобразования типов разрешены только для случаев, когда они не нарушают систему безопасности типов и не приводят к потере информации. Все типы, включая элементарные, совместимы с типомobject, который является базовым классом всех прочих типов. Предусмотрено неявное преобразование типов-значений к типу object, называемое упаковкой (boxing), и явное обратное преобразование - распаковка (unboxing);

Автоматическая сборка мусора (как в Обероне и Яве);

Обширный набор операций с 14 уровнями приоритета. Переопределение операций (как в Алголе-68, Аде, Си++). С помощью операторов checked и unchecked можно управлять контролем переполнения при выполнении операций с целыми;

Методы с параметрами значениями, параметрами-ссылками (ref) и выходными параметрами (out). Слова ref и out нужно записывать перед параметром не только в описании метода, но и при вызове. Наличие выходных параметров позволяет контролировать выполнение определяющих присваиваний. По правилам языка любая переменная должна гарантированно получить значение до того, как будет предпринята попытка ее использования;

Управляющие операторы: if, switch, while, do, for, break, continue (как в Си, Си++ и Яве). Оператор foreach, выполняющий цикл для каждого элемента «коллекции», несколько разновидностей оператора перехода goto;

Обработка исключений (как в Яве);

Свойства - элементы классов (объектов), доступ к которым осуществляется так же, как и к полям (можно присвоить или получить значение), но реализуется неявно вызываемыми подпрограммами get и set (как в Объектном Паскале - входном языке системы Delphi);

Индексаторы - элементы классов (объектов), позволяющие обращаться к объектам так же, как к массивам (указанием индекса в квадратных скобках). Реализуются неявно вызываемыми подпрограммами get и set. Например, доступ (для чтения) к символам строки может выполняться как к элементам массива благодаря тому, что для стандартного класса string реализован индексатор;

События - элементы классов (поля или свойства) процедурного типа (делегаты), к которым вне класса, где они определены, применимы только операции += и –=, позволяющие добавить или удалить методы-обработчики событий для объектов данного класса;

Небезопасный (unsafe) код, использующий указатели и адресную арифметику, локализуется в частях программы, помеченных модификатором unsafe;

Препроцессор, предусматривающий, в отличие от Си и Си++, только средства условной компиляции .

Разумеется, обсуждавшиеся недостатки C# вовсе не лишают язык перспектив. Он во многих отношениях предпочтительней Си++. Общая неудовлетворенность языком Си++, признанием которой является само появление нового языка, является одной из основных предпосылок успеха C#.

Сравнивая C# с Явой, можно увидеть много общих черт. Правда, если Ява-системы многоплатформны, то реализация C# существует пока только для операционной системы Windows и только одна. Но, несмотря на тяжеловесность, можно ожидать, что язык будет реализован и для других систем. Кроме того, сама платформа Microsoft .NET с единой средой выполнения программ может быть продвинута на альтернативные архитектуры, в первую очередь на UNIX-системы.

C# представляется более реалистичным языком, чем Ява. В отличие от Явы, он самодостаточен. То есть на C# можно написать любую программу, не прибегая к другим языкам. Это возможно благодаря наличию «небезопасных» блоков кода, которые открывают доступ непосредственно к аппаратуре. В языке Ява для доступа к средствам низкого уровня должны использоваться «родные методы» (native methods), которые необходимо программировать на других языках.

И, разумеется, перспективы C# в первую очередь связаны с теми усилиями, которые, конечно же, приложит компания Microsoft для его продвижения .

Язык программирования Java является объектно-ориентированным языком программирования, который был создан Джеймсом Гослингом (James Gosling) и другими инженерами в компании Sun Microsystems. Он был разработана в 1991 году, как часть проекта "Green Project", и официально объявлен 23 мая 1995 года, в SunWorld, а выпущен в ноябре. Java была изначально разработана как замена для C++ (хотя набор функций больше похожа на Objective C) и известный как Дуб (в честь дерева за пределами офиса Гослинга). Подробнее об истории Java можно найти в статье о платформе Java, которая включает в себя язык, Java Virtual Machine, и Java API. Java является собственностью компании Sun Microsystems; Java является торговой маркой компании Sun Microsystems.

Существовали четыре основных цели при создании языка Java:

Объектно-ориентированный язык.
Независим от целевой платформы (более или менее).
Должен содержать объекты и библиотеки для работы в сети.
Он предназначен для выполнения кода из удаленных источников надежно.

Объектная ориентация
Первая характеристика, объектно-ориентированный подход ("ОО"), относится к методу программирования для чайников и дизайну язык. Основная идея ОО заключается в разработке программного обеспечения все это "вещи" (то есть объекты), которыми можно манипулировать, а не действия, которые нужно выполнять. Это основано на том, что первое (вещи) изменяются реже и радикальнее, чем действия, что делает такие объекты (на самом деле вещи, содержащие данные) более стабильной основу для разработки программного обеспечения. Целью является, делать большие проекты программного обеспечения легко управляемыми, таким образом, можно добиться повышения качества и сокращения числа неудачных проектов программирования для начинающих.

Независимость от платформы

Вторая характеристика, независимость от платформы, означает, что программы, написанные на языке Java должны работать аналогично на различном оборудовании. Программист должен быть в состоянии написать программу один раз и запустить её в любом месте. Это достигается путем компиляции Java-кода "наполовину" в байт-код - упрощенные машинные команды, которым соответствуют стандартный набор реальных команд процессору. Этот код затем необходимо запустить на виртуальной машине, то есть программе, написанойя на машинном коде для взаимодействия с аппаратными средствами, которая переводит байт-код Java в пригодный для использования код на конкретном оборудовании. Кроме того, предоставляются стандартизированные библиотеки для обеспечения доступа к особенностям архитектуры конкретной машины (например, графики и сетей) единым способам. Язык Java также включает поддержку для многопоточных программ - жизненно важная необходимость для многих сетевых приложений и основа программирования.

Первая реализация языка использовали интерпретирующую виртуальную машину для достижения мобильности, и многие реализации используют такой подходдо сих пор. Однако, эти реализации создают программы, которые выполняются медленнее, чем полностью скомпилированные программы, созданные типичным компилятором С++ и немного позднее появившимися компиляторами языка Java, поэтому язык страдает от приобретенной репутации "производтиель медленных программ". В более поздних реализациях Java VM создает программы, которые работают намного быстрее, используя несколько методов.

Первый метод - это просто компиляция непосредственно в машинный код, как традиционные компилятор, пропуская этап превращения программы в байт-код целиком. Этим достигается большая производительность, но за счет утраты мобильности и переносимости программ. Другой метод, "В поцессе исполнения" или "JIT", компилирует байт-код Java в машинный код во время выполнения программы. Более сложные виртуальные машины даже использовали динамические перекомпиляции, в которой VJM может анализировать поведение работы программы и выборочно перекомпилировать и оптимизировать критические части программы. Обе эти технологии позволяют программе воспользоваться скоростью машинного код без потери мобильности.

Портативность является технически трудной целью для достижение и успех Java вдостижении этой цели является предметом споров. Хотя на самом деле можно писать программы для платформы Java, которые ведут себя одинаково на многих платформах, но все же большее количество доступных платформ не выполняет программу как ожидалось, а выдает небольшое количество ошибок или несоответствий, что привело к появлению пародии на известный лозунг компании Sun "Написал один раз, работает везде" в другой "Написал один раз, отлаживал везде ".

Независимый от платформы Java, однако, стал очень успешным для серверов приложений, таких как веб-сервисы, сервлеты, или Enterprise Java Beans.

Безопасное выполнение удаленного кода

Платформа Java была одной из первых систем для обеспечения широкой поддержки для выполнения кода из удаленных источников. Апплет может работать в браузере пользователя, в процессе выполнения кода может загрузить маленький кусочек чужого кода с удаленного сервера HTTP и выполнить. Удаленное выполнения кода происходит в весьма ограниченной "песочнице", которая защищает пользователя от некорректного или вредоносного кода. Издатели таких приложений могут подать заявку на сертификат, который они могли бы использовать для цифровой подписи апплетов как "безопасный", что дает им разрешение, чтобы вырваться из "песочницы" и получить доступ к локальной файловой системе и сети, конечно, предположительно этот процесс происходит под контролем пользователя.

По мнению большинства людей, Java технология достаточно хорошо подходит для всех этих целей. Язык, однако, не без недостатков.

Java как правило, более высокого уровня, чем аналогичные языки (такие как C++), что означает, что языку Java не хватает функций, таких как аппаратные или для работы с конкретными типами данных или, например, низкоуровневыме указатели на произвольные ячейки памяти. Хотя этими функциями часто злоупотребляют или используются программистами неправильно, они также являются мощными инструментами. Однако, технология Java включает Java Native Interface (JNI), способ вызова машинного кода из кода на языке Java. С JNI можно использовать эти возможности.

Некоторые программисты также жалуются на отсутствие множественного наследования, мощный инструмент нескольких объектно-ориентированных языков программирования, например, С++. Язык Java отделяет наследование типа и реализации, что позволяет наследование несколько определений типа через интерфейсы, но только единичное наследование типа данных с помощью иерархии классов. Это позволяет использовать большинство из преимуществ множественного наследования, избегая при этом многие из его опасностей. Кроме того, с помощью конкретных классов, абстрактных классов, а также интерфейсы, программист на языке Java имеет возможность выбора полной, частичной или нулевой реализации для типа объекта, он сам определяет, что обеспечивает максимальную полезность в разработке приложений.

Есть люди, которые считают, что для определенных проектов, объектно-ориентированный подход делает работу сложнее, а для других проще. Эта жалоба не является уникальной для языка Java, потому что она распространяется и на другие объектно-ориентированные языки.

Пример программы "привет мир" на языке Java:

Public class HelloWorld { public static void main(String args) { System.out.println("Hello world!"); } }

Управляющие инструкции:
Циклы
while (Boolean expression) { statement(s) } do { statement(s) } while (Boolean expression); for (initialisation ; termination condition ; incrementing expr) { statement(s) }
Условные уператоры
if (Boolean expression) { statement(s) } if (Boolean expression) { statement(s) } else { statement(s) }
Выбор
if (Boolean expression) { statement(s) } else if (Boolean expression) { statement(s) } else if (Boolean expression) { statement(s) } else { statement(s) } switch (integer expression) { case constant integer expr: statement(s) break; ... default: statement(s) break; }
Отлов ошибок
try { statement(s) } catch (exception type) { statement(s) } catch (exception type) { statement(s) } finally { statement(s) }
Базовые типы данных

Символы можно хранить в 16-битный Unicode кодировке. Такой символ может содержать все обычные символы, но также включает в себя наборы символов для многих других языков, кроме английского, в том числе греческий, кириллицу, китайский, арабский и т.д. Java-программы могут использовать все эти символы, хотя большинство редакторов не имеют встроенной поддержки для наборов символов, которые отличаются от обычных символов ASCII. Массивы и строки не примитивные типы: они являются объектами.