Рождению языка Java предшествовала довольно интересная история. В 1990 году разработчик ПО компании Sun Microsystems Патрик Нотон (Patrick Naughton) понял, что ему надоело поддерживать сотни различных интерфейсов программ, используемых в компании, и сообщил исполнительному директору Sun Microsystems и своему другу Скотту МакНили (Scott McNealy) о своем намерении перейти работать в компанию NeXT. МакНили, в свою очередь, попросил Нотона составить список причин своего недовольства и выдвинуть такое решение проблем, как если бы он был Богом и мог исполнить все, что угодно.
Нотон, хотя и не рассчитывал на то, что кто-то обратит внимание на его письмо, все же изложил свои претензии, беспощадно раскритиковав недостатки Sun Microsystems, в частности, разрабатываемую в тот момент архитектуру ПО NeWS. К удивлению Нотона, его письмо возымело успех: оно было разослано всем ведущим инженерам Sun Microsystems, которые не замедлили откликнуться и высказать горячую поддержку своему коллеге и одобрение его взглядов на ситуацию в Sun Microsystems. Обращение вызвало одобрение и у высшего руководства компании, а именно, у Билла Джоя (Bill Joy), основателя Sun Microsystems, и Джеймса Гослинга (James Gosling), начальника Нотона.
В тот день, когда Нотон должен был уйти из компании, было принято решение о создании команды ведущих разработчиков с тем, чтобы они делали что угодно, но создали нечто необыкновенное.
Команда из шести человек, с кодовым названием Green, ушла в самовольное изгнание, погрузившись в исследования бытовых устройств, таких как Nintendo Game Boys, устройств дистанционного управления. Команда Green пыталась найти средство, с помощью которого можно было бы установить взаимодействие между этими устройствами. Вскоре стало ясно, что такие электроприборы, как видеомагнитофоны, проигрыватели лазерных дисков, стереосистемы - все они были реализованы на разных процессорах. Это означало, что если производитель захочет добавить телевизору или видеомагнитофону дополнительные функции или характеристики, он будет зажат в рамках средств, зашитых в аппаратное обеспечение. Эта проблема, в сочетании с ограниченностью памяти микросхем этих устройств, выдвинула новый подход к программированию ПО, который должен был стать ведущим на рынке бытовой электроники.
Команда приступила к разработке нового объектно-ориентированного языка программирования, который был назван Oak (дуб), в честь дерева, росшего под окном Гослинга.
Вскоре компания Sun Microsystems преобразовала команду Green в компанию First Person. Новая компания обладала интереснейшей концепцией, но не могла найти ей подходящего применения. После ряда неудач неожиданно ситуация для компании резко изменилась: был анонсирован Mosaic - так родился World Wide Web, с которого началось бурное развитие Internet.
Нотон предложил использовать Oak в создании Internet- приложений. Так Oak стал самостоятельным продуктом, вскоре был написан Oak-компилятор и Oak-браузер "WebRunner". В 1995 году компания Sun Microsystems приняла решение объявить о новом продукте, переименовав его в Java (единственное разумное объяснение названию - любовь программистов к кофе). Когда Java оказалась в руках Internet, стало необходимым запускать Java-аплеты - небольшие программы, загружаемые через Internet. WebRunner был переименован в HotJava и компания Netscape встала на поддержку Java-продуктов.
Немного о Java
На сегодняшний день создание программного обеспечения представляет собой чрезвычайно тяжелое занятие. Трудности связаны с разнообразием архитектур машин, операционных систем, графических оболочек и т.д.. Кроме того, ваши приложения должны работать в распределенных системах. Стремительный рост технологий, связанных с Интернетом, WWW и "электронной коммерцией", дополнительно усложняют эту задачу. Модный ныне объектно-ориентированный подход сам по себе не решает этих проблем, более того, часто привносит новые.
Предлагаемый фирмой Sun Microsystems подход, а именно система программирования на основе языка Java(TM) обладает следующими характеристиками:
-
язык программирования объектно-ориентирован, в то же время довольно прост для освоения
-
цикл разработки приложений сокращен за счет того, что система построена на основе интерпретатора
-
приложение получается автоматически переносимым между множеством платформ и операционных систем
-
за счет встроенной системы сборки мусора программист освобождается от необходимости явного управления памятью
-
в интерактивном графическом приложении удается достичь высокой производительности (быстрого отклика на ввод пользователя) за счет встроенной в систему многопотоковости
-
приложение легко сопровождается и модифицируется, т.к. модули могут быть загружены с сети
-
в приложения встроена система безопасности, не допускающая незаконного доступа и проникновения вирусов
СвойстваJava
Java проста, объектно ориентированна и знакома
Система Java создана на основе *простого* языка программирования, техника использования которого близка к общепринятой и обучение которому не требует значительных усилий.
Java как язык программирования является объектно ориентированной с момента основания. Кроме того программист с самого начала обеспечивается набором *стандартных* библиотек, обеспечивающих функциональность от стандартного ввода/вывода и сетевых протоколов до графических пользовательских интерфейсов. Эти библиотеки легко могут быть расширены.
Несмотря на то, что язык С++ был отвергнут, синтаксис языка Java максимально приближен к синтаксису С++. Это делает язык знакомым широкому кругу программистов. В то же время из языка были удалены многие свойства, которые делают С++ излишне сложным для пользования, не являясь абсолютно необходимыми. В результате язык Java получился более простым и органичным, чем С++.
Надежность и безопасность
Java существенно облегчает создание надежного программного обеспечения. Кроме исчерпывающей проверки на этапе компиляции, система предусматривается анализ на этапе выполнения. Сам язык спроектирован так, чтобы вырабатывать у программиста привычку писать "правильно". Модель работы с памятью, в которой исключено использование указателей, делает невозможными целый класс ошибок, характерных для С и С++.
В силу того, что Java предназначена для работы в распределенной среде, безопасность становится чрезвычайно важной проблемой. Требования безопасности определяют многие черты как языка, так и реализации всей системы.
Независимость от архитектуры и переносимость.
Компилятор Java производит байт-коды, т.е. модули приложения имеют архитектурно-независимый формат, который может быть проинтерпретирован на множестве разнообразных платформ. Это уже не исходные тексты, но еще не платформно-зависимые машинные коды.
Следующий шаг -- "замораживание" стандарта на формат основных встроенных типов данных. Программа, созданная на одной платформе, работает на всех остальных.
Этот стандарт фиксирован в документе, описывающем Java Virtual Machine. Стандарт может быть реализован на любой аппаратно-программной платформе, поддерживающей многопотоковость.
Производительность
Схема работы системы и набор байт-кодов виртуальной машины Java таковы, что позволяют достичь высокой производительности на этапе выполнения программы:
-
анализ кодов на соблюдение правил безопасности производится один раз до запуска кодов на выполнение, в момент выполнения таких проверок уже не нужно, и коды выполняются максимально эффективно
-
работа с базовыми типами максимально эффективна, для операций с ними зарезервированы специальные байт-коды
-
методы в классах не обязательно связываются динамически
-
автоматический сборщик мусора работает отдельным фоновым потоком, не замедляя основную работу программы, но в то же время обеспечивая своевременный возврат свободной памяти в систему
-
стандарт предусматривает возможность написания критических по производительности участков программы в машинных кодах
Интерпретируемый, многопотоковый и динамический
Интерпретируемая природа языка позволяет сделать фазу линкования простой, инкрементальной и, следовательно, быстрой. Это резко сокращает цикл разработки и тестирования программных фрагментов.
Многопотоковость позволяет выполнять в рамках одного приложения несколько задач одновременно. Это становится особенно актуально в современных распределенных приложениях, когда процессы сетевого обмена могут идти одновременно и асинхронно. При этом программа продолжает реагировать на ввод информации пользователем без неприятных задержек.
Многопотоковость поддерживается на уровне языка -- часть примитивов синхронизации встроена в систему реального времени, а библиотека содержит базовый класс Thread. К тому же системные библиотеки написаны thread-safe, т.е. все они могут быть использованы в многопотоковых приложениях.
Система обеспечивает динамическую сборку программы. Классы подгружаются по мере необходимости, причем загружены они могут быть с любой точки сети, что позволяет сделать внесение изменений в приложения прозрачным для пользователя. Пользователь может быть уверен, что всегда работает со свежей версией приложения.