معرفی زبان جاوا

جاوا یک زبان برنامه نویسی سطح بالا و شی گرا است که توسط Sun Microsystems در اواسط دهه 1990 توسعه یافت. این برنامه مستقل از پلتفرم طراحی شده است، به این معنی که کد جاوا می تواند بر روی هر دستگاهی که دارای ماشین مجازی جاوا (JVM) باشد، اجرا شود. این قابلیت "یک بار بنویس، هرجا اجرا شود" جاوا را به یکی از محبوب ترین و پرکاربردترین زبان های برنامه نویسی در جهان تبدیل کرده است.

ویژگی های کلیدی جاوا

سکوی مستقل

یکی از مهمترین مزایای جاوا، استقلال پلتفرم آن است. برنامه های جاوا در بایت کد کامپایل می شوند، که می تواند بر روی هر دستگاهی با JVM اجرا شود، صرف نظر از سخت افزار و سیستم عامل اصلی.

شی گرا

جاوا یک زبان شی گرا خالص است، به این معنی که همه چیز در جاوا یک شی است. این پارادایم به سازماندهی برنامه های پیچیده کمک می کند، آنها را مدولارتر، قابل استفاده مجدد و نگهداری آسان تر می کند.

سادگی

جاوا برای یادگیری و استفاده آسان طراحی شده است. این سینتکس ساده ای دارد که شبیه به C++ است، اما با امکانات سطح پایین کمتر، که به جلوگیری از خطاهای رایج برنامه نویسی کمک می کند.

استحکام

جاوا بر بررسی زودهنگام خطاهای احتمالی و بررسی زمان اجرا تاکید دارد که آن را به یک زبان قوی تبدیل می کند. مدیریت حافظه را به‌طور خودکار با جمع‌آوری زباله داخلی خود مدیریت می‌کند.

امنیت

جاوا یک محیط امن برای توسعه و اجرای برنامه ها فراهم می کند. JVM دارای ویژگی های امنیتی داخلی برای محافظت در برابر بدافزارها و سایر تهدیدات امنیتی است.

چند رشته ای

جاوا دارای پشتیبانی داخلی برای چند رشته ای است که امکان اجرای همزمان دو یا چند رشته (واحدهای کوچک یک فرآیند) را فراهم می کند. این به ویژه برای توسعه برنامه ها و سیستم های تعاملی که چندین کار را به طور همزمان انجام می دهند مفید است.

کاربردهای جاوا

توسعه وب

جاوا به طور گسترده برای توسعه برنامه های کاربردی وب استفاده می شود. چارچوب های مبتنی بر جاوا مانند Spring و Hibernate ابزارهای قدرتمندی را برای ساختن برنامه های کاربردی وب مقیاس پذیر و با کارایی بالا ارائه می دهند.

توسعه موبایل

جاوا زبان اصلی برای توسعه برنامه های اندروید است. Android SDK مجموعه ای غنی از کتابخانه ها و ابزارهای جاوا را برای ایجاد برنامه های تلفن همراه با ویژگی های غنی ارائه می دهد.

برنامه های کاربردی سازمانی

جاوا به دلیل مقیاس پذیری، امنیت و عملکرد قوی، یک انتخاب محبوب برای برنامه های کاربردی سازمانی است. این در سیستم های مقیاس بزرگ مانند بانکداری، بیمه و برنامه های کاربردی دولتی استفاده می شود.

کاربردهای علمی

جاوا برای برنامه های علمی که نیاز به عملکرد و قابلیت اطمینان بالایی دارند استفاده می شود. به دلیل پایداری، مقیاس پذیری و قابلیت های بین پلتفرمی ترجیح داده می شود.

برنامه نمونه

در اینجا یک مثال ساده از یک برنامه جاوا است که "Hello, World!" به کنسول:

public class HelloWorld 
{
    public static void main(String[] args)
    {
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}

منابع یادگیری

منابع زیادی برای یادگیری جاوا وجود دارد، از جمله:

• اسناد جاوا Oracle: اسناد رسمی اطلاعات جامعی در مورد ویژگی‌های جاوا و APIها ارائه می‌کند.
• برنامه نویسی جاوا و مبانی مهندسی نرم افزار: دوره آموزشی که اصول برنامه نویسی جاوا را پوشش می دهد.
• Head First Java: کتاب محبوبی که مقدمه ای عمیق برای برنامه نویسی جاوا ارائه می دهد.

ماشین مجازی جاوا (JVM)

JVM یک جزء حیاتی از پلتفرم جاوا است. وظیفه اجرای بایت کد جاوا را بر عهده دارد که نمایش میانی کد جاوا پس از کامپایل است. JVM به برنامه های جاوا اجازه می دهد تا مستقل از پلتفرم باشند، زیرا بایت کد یکسان می تواند بر روی هر دستگاهی با JVM سازگار اجرا شود، صرف نظر از سخت افزار و سیستم عامل اصلی.

کیت توسعه جاوا (JDK)

JDK یک کیت توسعه نرم افزار است که توسط Oracle (و سایر فروشندگان) برای توسعه برنامه های جاوا ارائه شده است. این شامل کامپایلر جاوا (javac)، JVM، و ابزارهای مختلفی مانند اشکال زدا و پروفایلر است. نسخه های مختلفی از JDK مانند Oracle JDK، OpenJDK و توزیع های دیگری مانند Amazon Corretto وجود دارد.

نسخه استاندارد جاوا (Java SE)

Java SE نسخه استاندارد پلت فرم جاوا است و عملکردهای اصلی زبان را ارائه می دهد. این شامل API های جاوا برای برنامه های دسکتاپ و کتابخانه های اصلی است. توسعه دهندگان می توانند با استفاده از Java SE برنامه های همه منظوره ایجاد کنند.

Java Enterprise Edition (Java EE)

Java EE بر اساس Java SE ساخته می شود و کتابخانه ها و ابزارهای اضافی را برای توسعه برنامه های کاربردی در مقیاس بزرگ در سطح سازمانی فراهم می کند. این شامل API برای خدمات وب، سرولت ها، JavaBeans سازمانی (EJB) و غیره است. Java EE به طور گسترده ای برای ساخت برنامه های کاربردی وب و خدماتی که باید مقیاس پذیر، قوی و ایمن باشند استفاده می شود.

Java Micro Edition (Java ME)

Java ME زیرمجموعه ای از Java SE است و برای توسعه برنامه های کاربردی برای دستگاه های تلفن همراه و سیستم های تعبیه شده استفاده می شود. این یک محیط زمان اجرا سبک و API های مناسب برای دستگاه های دارای محدودیت منابع را فراهم می کند.

کتابخانه های کلاس جاوا

جاوا مجموعه گسترده ای از کتابخانه های کلاس را ارائه می دهد که به نام Java API شناخته می شود که طیف گسترده ای از عملکردها را پوشش می دهد. این کتابخانه ها عبارتند از:

• java.lang: کلاس های بنیادی مانند String، Math و System.
• java.util: کلاس های کاربردی، مانند چارچوب مجموعه ها، کلاس های تاریخ و زمان و غیره.
• java.io: کلاس های ورودی و خروجی برای خواندن و نوشتن داده ها در فایل ها و جریان ها.
• java.net: کلاس هایی برای شبکه، از جمله سوکت ها و مدیریت URL.
• java.sql:  که API هایی برای دسترسی و پردازش داده های ذخیره شده در پایگاه های داده رابطه ای.
• javax.swing: کلاس هایی برای ساخت رابط های گرافیکی کاربر (GUI) با استفاده از Swing.

ویژگی های پیشرفته جاوا

جنریک ها

Generics در جاوا به شما امکان می دهد کلاس ها، رابط ها و متدها را با پارامتر نوع ایجاد کنید. این به ایجاد کد قابل استفاده مجدد و ایمن کمک می کند. در اینجا نمونه ای از یک کلاس عمومی آورده شده است:

public class GenericBox<T> 
{
    private T item;

    public void setItem(T item)
    {
        this.item = item;
    } 
    public T getItem()
    {
        return item;
    } 
    public static void main(String[] args) 
    {
        GenericBox<String> stringBox = new GenericBox<>();
        stringBox.setItem("Hello, World!");
        System.out.println(stringBox.getItem());
    }
}

عبارات لامبدا

عبارات لامبدا که در جاوا 8 معرفی شدند، روشی مختصر برای نمایش توابع ناشناس (عبارات تابعی) ارائه می دهند. آنها ویژگی های برنامه نویسی کاربردی را در جاوا فعال می کنند. در اینجا مثالی با استفاده از عبارت لامبدا با رابط List آورده شده است:

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class LambdaExample
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");
        names.forEach(name -> System.out.println(name));
    }
}