Начало начал27.03.2025 20:16

Всем привет! Долгое время был читателем, настало время стать пейсателем :-)

За долгие годы работы в области программирования на java, накопилась кое какая информация, которая, я думаю, поможет новичкам, в продвижении в этом направлении. Буду периодически постить, по мере наличия времени, так что на некоторую нерегулярность постов — не серчайте:-)

Кроме того, хотел сразу открыто сказать, что буду юзать для этого нейросеть, чтобы упростить сбор информации. Но — «под строгим родительским контролем»! :-B

Тем не менее, думаю, что такого ещё не было и, в целом, это будет интересно — потому что написание каких либо учебников — это всегда довольно тяжкий труд, но, надеюсь, с применением такого подхода, это будет несколько проще.

Ещё хотел сказать что будет и чего не будет: будет — теория, примеры. Не будет — медленной раскачки, плавных переходов между абзацами. То есть: всё сухо, чётко, конкретно. «Пускай безобразно — зато однообразно: всё прямоугольно и параллельно» :-))))

Двигаться в обучении мы будем не фрагментарно, а прямо с самого начала, поступательно, рассматривая весь необходимый круг вопросов.

Если у вас есть что сказать по теме — дать плюшек или кинуть ботинком — всегда велком, т.к. для конечного результата все эти уточнения — только на пользу…

Итак…

Когда я начинал учиться, мне сильно не хватало такого учебника, который бы помог мне продвигаться пошагово, вдумчиво, с рассмотрением человекопонятных! примеров. Что я тут имею в виду: прочитав ряд литературы по теме, мне (в который раз) стала очевидна следующая вещь: авторы этих учебников — люди безусловно очень умные и опытные. Но! Они упускают из виду, увлекшись изложением — что их читатели далеки от их уровня и их нужно к нему ещё только подтягивать! К чему это приводит: да, вроде умно изложено, но по мере прочтения возникает множество вопросов, на которые нет ответов! И автор учебника не удосужился с этой точки зрения посмотреть на предмет и постараться критически разобрать все возможные и невозможные проблемы, которые потенциально могут возникнуть у читателя такого материала. И это, как правило, беда — читать тяжело, в голове не откладывается, каждая глава добавляет тонну вопросов без ответов… Попробуем как то побороться с этим и начнём для этого с самого начала:

Основы Java (общий обзор), а также установка и настройка среды разработки:

• Установка JDK (Java Development Kit).
• Настройка переменных окружения (JAVA_HOME, PATH).
• Установка IDE (IntelliJ IDEA).
• Системы сборки.

• Java — это один из самых популярных и востребованных языков программирования в мире. Вот несколько причин, почему его стоит изучать:
• Универсальность: Java используется для создания самых разных приложений: от мобильных приложений (Android) до крупных корпоративных систем и веб-сервисов.
• Надёжность: Java известен своей стабильностью и безопасностью. Это делает его идеальным выбором для проектов, где важна безотказная работа.
• Простота обучения: Java имеет понятный синтаксис, который легко освоить даже новичкам. При этом язык достаточно мощный, чтобы решать сложные задачи.
• Большое сообщество: У Java огромное сообщество разработчиков. Это значит, что вы всегда найдёте ответы на свои вопросы, готовые решения и библиотеки для любых задач.
• Карьерные перспективы: Java-разработчики востребованы на рынке труда. Знание Java открывает двери в крупные IT-компании и стартапы.

Java занимает значительную долю рынка программного обеспечения. Вот несколько фактов:

• Согласно рейтингам (например, TIOBE Index), Java стабильно входит в топ-3 самых популярных языков программирования.
• Более 90% компаний из списка Fortune 500 используют Java для своих корпоративных систем.
• Android, самая популярная мобильная операционная система, использует Java как основной язык разработки. Это делает Java ключевым языком для мобильной разработки.

Одна из главных особенностей Java — это кроссплатформенность. Это значит, что программы, написанные на Java, можно запускать на разных операционных системах и устройствах. Вот как это работает:

• Непосредственно: Java-приложения можно запускать на любой платформе, где установлена JVM (Java Virtual Machine). Это включает:
  
  • Windows
  • macOS
  • Linux
  • Solaris
  • Android (через Android Runtime, который основан на JVM)
• С дополнительной трансляцией: Java-код можно преобразовать в другие языки или форматы с помощью специальных инструментов. Например:
  
  • В нативный код (C++): С помощью GraalVM можно компилировать Java-код в нативные исполняемые файлы, которые работают без JVM.
  • В JavaScript: С помощью инструментов вроде GWT (Google Web Toolkit) Java-код можно транслировать в JavaScript для запуска в браузере.
  • В WebAssembly: Современные технологии позволяют компилировать Java-код в WebAssembly, что открывает возможности для запуска Java-приложений в вебе.

Несмотря на схожие названия, Java и JavaScript — это совершенно разные языки. Вот их основные различия:

• Назначение:
  
  • Java — это универсальный язык для создания серверных приложений, мобильных приложений (Android), настольных программ и корпоративных систем.
  • JavaScript — это язык для веб-разработки. Он используется для создания интерактивных веб-страниц и веб-приложений.

• Среда выполнения:
  
  • Java требует установки JVM (Java Virtual Machine) для запуска программ.
  • JavaScript выполняется в браузере или на сервере (с помощью Node.js).

• Синтаксис:
  
  • Java — это строго типизированный язык с чёткой структурой (классы, методы, интерфейсы).
  • JavaScript — это динамический язык с гибким синтаксисом, который позволяет писать код в функциональном или объектно-ориентированном стиле.

• Компиляция:
  
  • Java-код компилируется в байт-код, который выполняется JVM.
  • JavaScript-код интерпретируется браузером или Node.js.

• Скорость выполнения
  Java — это не самый быстрый язык программирования (например, C++ или Rust быстрее), но он предлагает отличный баланс между производительностью и удобством разработки. Вот почему:
  
  • JIT-компиляция (Just-In-Time): Java использует JIT-компилятор, который преобразует байт-код в машинный код во время выполнения программы. Это делает Java-приложения быстрыми, особенно после «прогрева» (когда код выполняется несколько раз).
  • Оптимизация JVM: Виртуальная машина Java (JVM) постоянно улучшается. Современные версии JVM (например, HotSpot) используют сложные алгоритмы для оптимизации производительности, такие как сборка мусора (Garbage Collection) и инлайнинг методов.

• Где Java быстрее других языков?
  Java часто выбирают для задач, где важны:
  
  • Многопоточность: Java имеет мощные встроенные механизмы для работы с многопоточностью (например, пакет java.util.concurrent). Это делает её идеальной для высоконагруженных серверных приложений.
  • Крупные системы: Java отлично подходит для корпоративных приложений, где важны стабильность и масштабируемость. Например, банковские системы, биржевые платформы и CRM-системы часто пишут на Java.
  • Android-приложения: Хотя Kotlin набирает популярность, Java остаётся основным языком для разработки под Android благодаря своей производительности и совместимости.

• По сравнению с Python:
  
  • Производительность: Java быстрее Python, особенно для CPU-интенсивных задач.
  • Многопоточность: Java лучше справляется с многопоточными задачами благодаря встроенной поддержке.
  • Типизация: Java — строго типизированный язык, что помогает избежать ошибок на этапе компиляции.

• По сравнению с C++:
  
  • Простота: Java проще в изучении и использовании, чем C++. Нет необходимости управлять памятью вручную (благодаря сборщику мусора).
  • Кроссплатформенность: Java-код работает на любой платформе с JVM, в то время как C++ требует перекомпиляции для каждой платформы.
  • Безопасность: Java имеет встроенные механизмы безопасности, которые предотвращают многие уязвимости (например, утечки памяти).

• По сравнению с JavaScript:
  
  • Производительность: Java быстрее JavaScript, особенно для серверных приложений.
  • Масштабируемость: Java лучше подходит для крупных проектов благодаря строгой типизации и мощным инструментам разработки.
  • Многопоточность: JavaScript (в браузере) работает в одном потоке, в то время как Java поддерживает многопоточность на уровне языка.

• Корпоративные приложения:
  
  • Java — это стандарт для создания крупных корпоративных систем. Например, банковские приложения, системы управления ресурсами (ERP) и CRM-системы часто пишут на Java.

• Android-разработка:
  
  • Java долгое время был основным языком для разработки под Android. Даже сейчас, с появлением Kotlin, Java остаётся важным инструментом для Android-разработчиков.

• Веб-приложения:
  
  • Фреймворки вроде Spring и Java EE позволяют создавать мощные и масштабируемые веб-приложения.

• Big Data и облачные технологии:
  
  • Java активно используется в экосистеме Big Data (например, Apache Hadoop, Apache Spark) и облачных платформах (например, AWS, Google Cloud).

• Высоконагруженные системы:
  
  • Java выбирают для систем, где важны производительность и стабильность, например, биржевые платформы или системы онлайн-платежей.

• Стабильность: Java — это зрелый язык с долгой историей. Его API и стандарты хорошо проработаны, что делает его надёжным выбором для крупных проектов.
• Экосистема: У Java огромная экосистема библиотек, фреймворков и инструментов. Это позволяет решать практически любые задачи без необходимости писать код с нуля.
• Поддержка сообщества: Java имеет одно из самых больших сообществ разработчиков. Это значит, что вы всегда найдёте готовые решения, учебные материалы и поддержку.

• Сходство синтаксиса
  Java и C++ — это оба C-подобные языки, что значит, что их синтаксис во многом похож. Если вы выучите Java, вам будет гораздо проще перейти к C++. Вот несколько примеров:
  
  • Структура кода: В обоих языках используются фигурные скобки {}, точки с запятой; и похожие конструкции (например, if, for, while).
  • ООП (объектно-ориентированное программирование): Java и C++ поддерживают классы, наследование, полиморфизм и инкапсуляцию. Если вы освоите ООП на Java, вы сможете легко применить эти знания в C++.
  • Типы данных: В обоих языках есть похожие типы данных (например, int, float, boolean), хотя в C++ они могут быть более низкоуровневыми.

• Переход к C++ для Arduino и ESP32
  Знание Java значительно упростит вам изучение C++ для программирования микроконтроллеров. Вот почему:
  
  • Базовые концепции: Вы уже будете знать, как работать с переменными, функциями, циклами и условиями. Вам останется только адаптировать эти знания под особенности C++.
  • ООП для сложных проектов: Если вы захотите создать сложный проект на Arduino (например, умный дом или робота), знание ООП поможет вам организовать код в классы и модули, что сделает его более читаемым и поддерживаемым.
  • Библиотеки и API: В Arduino и ESP32 используется множество библиотек, которые похожи на Java-библиотеки. Вы быстро разберётесь, как их подключать и использовать.

Таким образом, если попытаться подытожить и дать ответ на вопрос: «почему же Java?», то ответить на него можно так: Java — это язык, который сочетает в себе простоту, мощь и универсальность. Он подходит как для начинающих, так и для опытных разработчиков.

Изучив Java, вы сможете:

• Создавать приложения для любых платформ.
• Работать над крупными проектами в известных компаниях.
• Постоянно развиваться, так как Java активно развивается и адаптируется к новым технологиям.
• Работать над Android-приложениями.
• Использовать язык с мощной экосистемой и поддержкой сообщества.

Java — это универсальный язык, который открывает двери в мир технологий, где наработка навыков в одном языке, позволяет их применять и в другом (с оговорками, в C++). А знание C++ для Arduino и ESP32 позволит вам воплощать свои идеи в жизнь, создавая уникальные проекты.

Итак, когда мы обзорно узнали, что такое Java, настало время для установки и настройки среды, в которой мы будем программировать. Я постараюсь объяснить всё максимально подробно.

JDK — это основной инструмент для разработки на Java. Он содержит всё необходимое для создания и запуска программ: компилятор (преобразует ваш код в исполняемый файл), стандартные библиотеки (готовые функции для работы с данными, сетями и т.д.) и дополнительные утилиты для отладки и тестирования. Без JDK вы не сможете писать и запускать Java-приложения.

Как установить JDK:

• Загрузка JDK:
  
  • Откройте браузер и перейдите на официальный сайт Oracle: www.oracle.com/java/technologies/javase-downloads.html.
  • Найдите раздел с последней версией JDK (например, JDK 21 или JDK 23).
  • Выберите версию, подходящую для вашей операционной системы (рассмотрим на примере Windows).

• Установка JDK:
  
  • После загрузки файла запустите его. На Windows это будет .exe файл.
  • Следуйте инструкциям установщика. Обычно нужно просто нажимать «Next» или «Continue», не меняя стандартных настроек.
  • Запомните путь, куда устанавливается JDK (например, C:\Program Files\Java\jdk-21 на Windows). Это понадобится для настройки переменных окружения.

Переменные окружения — это специальные настройки в операционной системе, которые помогают программам находить важные файлы и инструменты. Для Java нам нужно настроить две переменные:

• JAVA_HOME: указывает на папку, где установлен JDK.
• PATH: позволяет запускать команды Java из любой папки на вашем компьютере.

• Откройте «Панель управления» → «Система и безопасность» → «Система» → «Дополнительные параметры системы».

• Во вкладке «Дополнительно» нажмите «Переменные среды».
• В разделе «Системные переменные» нажмите «Создать»:
  
  • Имя переменной: JAVA_HOME.
  • Значение переменной: путь к папке с JDK (например, C:\Program Files\Java\jdk-21).

• Найдите переменную Path в списке системных переменных и нажмите «Изменить».
  • Добавьте новую строку: %JAVA_HOME%\bin. Это позволит вам запускать команды Java (например, java или javac) из командной строки.

IDE (Integrated Development Environment) — это программа, которая помогает писать код. Она включает в себя текстовый редактор, отладчик, инструменты для управления проектами и многое другое. Рассмотрим работу с IntelliJ IDEA — одной из самых популярных IDE для Java.

• Загрузка IntelliJ IDEA:
  
  • Перейдите на официальный сайт JetBrains: www.jetbrains.com/idea.
  • Выберите версию Community (бесплатная) или Ultimate (платная, с дополнительными функциями).
    Скачайте установщик для вашей операционной системы.

• Установка IntelliJ IDEA:
  
  • Запустите скачанный файл и следуйте инструкциям на экране.
  • На Windows: выберите опцию «Add launchers dir to the PATH», чтобы можно было запускать IDEA из командной строки.
  • На macOS: перетащите IntelliJ IDEA в папку «Applications».

• Настройка IntelliJ IDEA:
  
  • При первом запуске IDE предложит настроить тему (например, светлую или тёмную) и установить плагины. Вы можете пропустить этот шаг или выбрать базовые настройки.
  • Убедитесь, что IntelliJ IDEA автоматически обнаружила JDK. Если нет, перейдите в File → Project Structure → SDKs и укажите путь к JDK.

Сразу же на начальном этапе можно разобраться с темой систем сборки.

Системы сборки — это инструменты, которые автоматизируют процесс создания, компиляции, тестирования и упаковки программного проекта. Они упрощают работу разработчиков, особенно когда проект становится большим и сложным. Вот основные задачи, которые решают системы сборки:

• Управление зависимостями: автоматическая загрузка библиотек, которые использует ваш проект.
• Компиляция кода: преобразование исходного кода в исполняемые файлы.
• Тестирование: запуск тестов для проверки корректности кода.
• Упаковка: создание готового к распространению архива (например, JAR-файла для Java).

На начальном этапе, когда вы только изучаете основы Java, системы сборки не обязательны. Вы можете спокойно писать и запускать код в IntelliJ IDEA без них. Однако, как только ваш проект начнёт расти, и вам понадобятся внешние библиотеки или вы захотите автоматизировать сборку, системы сборки станут полезны.

IntelliJ IDEA имеет как встроенную систему сборки, так и позволяет подключать внешние. Рассмотрим вкратце их.

Встроенная система сборки IntelliJ IDEA

Плюсы:

• Простота:
  
  • Не нужно изучать дополнительные инструменты (Maven, Gradle).
  • Всё настроено «из коробки».

• Быстрый старт:
  
  • Идеально для небольших проектов и экспериментов.
  • Не нужно создавать конфигурационные файлы (например, pom.xml или build.gradle).

• Интеграция с IDE:
  
  • Полная поддержка всех функций IntelliJ IDEA (отладка, рефакторинг, анализ кода).

• Гибкость:
  
  • Можно легко добавлять библиотеки через File → Project Structure → Libraries.

• Ограниченная функциональность:
  
  • Нет автоматического управления зависимостями.
  • Нет поддержки сложных сценариев сборки (например, создания WAR-файлов).

• Проблемы с переносимостью:
  
  • Проект, настроенный через встроенную систему сборки, сложнее перенести в другую IDE или на другой компьютер.

• Отсутствие стандартов:
  
  • Нет единого стандарта для структуры проекта, как в Maven или Gradle.

Плюсы:

• Автоматизация:
  
  • Управление зависимостями, компиляция, тестирование и упаковка выполняются автоматически.

• Стандартизация:
  
  • Чёткая структура проекта (например, src/main/java для кода, src/test/java для тестов).
  • Поддержка лучших практик.

• Переносимость:
  
  • Проект можно легко перенести в другую IDE или на другой компьютер.

• Масштабируемость:
  
  • Подходит для крупных проектов с множеством модулей и зависимостей.

• Сложность:
  
  • Нужно изучать дополнительные инструменты (Maven, Gradle).
  • Конфигурационные файлы (pom.xml, build.gradle) могут быть сложными для новичков.

• Избыточность для небольших проектов:
  
  • Для простых проектов настройка Maven или Gradle может быть излишней.

Для новичков: начните с встроенной системы сборки IntelliJ IDEA. Когда почувствуете уверенность, попробуйте создать проект с Maven.

Для более опытных: используйте Gradle, если вам нужна гибкость и производительность. Используйте Maven, если вы работаете в команде, где это стандарт.

Для экспериментов: используйте встроенную систему сборки для быстрой проверки идей.

На этом мы и закончим наш рассказ на сегодня, а напоследок, вот небольшая задачка. Что бы это могло значить: SGVsbG8sIFdvcmxkIQ==

*Контент был разработан, в том числе, с применением DeepSeek.