Понятие о программировании.Языки программирования

    Сегодня создание программного обеспечения  представляет собой чрезвычайно  тяжелое занятие. Трудности связаны  с разнообразием архитектур машин, операционных систем, графических оболочек и т. д. Стремительный рост технологий, связанных с сетью Internet, дополнительно усложняет эту задачу. К сети Internet подключены компьютеры самых разных типов - IBM PC, Macintosh, рабочие станции Sun и другие. Все эти системы образуют единую сеть, которая должна работать как одно целое, обеспечивая при этом высокий уровень безопасности информации.

    Таким образом, современные приложения должны быть безопасны, высокопроизводительны, работать в распределенной среде, быть нейтральны к архитектуре. Созданная компанией Sun Microsystems система разработки Java удовлетворяет всем этим требованиям. Java - объектно-ориентированный язык, удобный и надёжный в эксплуатации благодаря таким своим достоинствам, как многозадачность, поддержка протоколов Internet и многоплатформенность.

    Язык Java поставляется с достаточно объемной библиотекой классов. Библиотеки классов Java значительно упрощают разработку приложений, предоставляя в распоряжение программиста мощные средстварешения распространенных задач.

    Программы, разработанные на языке программирования Java, можно разделить по своему назначению и функциональности на две большие  группы:

• Самостоятельные программы (назовём их приложения Java), работающие независимо на локальном компьютере
• Апплеты (applets), работающие в Internet

    В настоящее время работа Java поддерживается всеми основными компьютерными платформами. Самостоятельное приложение, предназначенное для автономной работы, компилируется и выполняется на локальной машине под управлением системы времени выполнения Java.

    Апплеты, которые обеспечивают языку его  популярность, представляют собой разновидность приложений Java, которые интерпретируются Виртуальной Машиной Java, встроенной практически во все современные браузеры.

    Каждый  апплет - это небольшая программа, динамически загружаемая по сети с Web сервера при открытии в браузере HTML страницы, в которой имеется ссылка на апплет - точно так же, как картинка, звуковой файл или элемент мультипликации. Главная особенность апплетов заключается в том, что они являются настоящими программами, а не очередным форматом файлов для хранения мультфильмов или какой-либо другой информации. Апплет не просто проигрывает один и тот же сценарий, а реагирует на действия пользователя и может динамически менять свое поведение. С помощью апплетов вы можете сделать страницы сервера Web динамичными и интерактивными. Апплеты позволяют выполнять сложную локальную обработку данных, полученных от сервера Web или введенных пользователем с клавиатуры. Из соображений безопасности апплеты (в отличие от обычных приложений Java) не имеют никакого доступа к файловой системе локального компьютера. Все данные для обработки они могут получить только от сервера Web. 

        3.2. Процесс создания Java-программы

    Исходный  файл на языке Java - это текстовый  файл, содержащий в себе одно или  несколько описаний классов. Транслятор Java предполагает, что исходные тексты программ хранятся в файлах с расширениями java. Получаемый в процессе трансляции байт-код для каждого класса записывается в отдельном выходном файле, с именем совпадающем с именем класса, и расширением class. Именно сlass-файлы, содержащие байт-код, интерпретируются системой времени выполнения Java в машинный код конкретной системы. Прежде всего, байт-код Java загружается в систему времени выполнения загрузчиком классов. Загрузчик классов отвечает за то, чтобы были загружены все классы, необходимые для выполнения приложения. Затем байт-код проверяется верификатором байт-кода на отсутствие операций, которые могли бы нарушить безопасность системы или вызвать в ней аварийную ситуацию. Важно отметить, что загрузчик классов и верификатор байт-кодов не делают никаких предположений относительно происхождения кодов: получены они с локальной файловой системы или с другого континента. Верификатор гарантирует, что любой код, прошедший проверку, может быть использован интерпретатором без риска повредить его.

    После такой проверки на безопасность  байт-код интерпретируется в машинный код и запускается на выполнение интерпретатором. Причём классы, полученные локально (заслуживающие безусловного доверия), и классы, присланные по сети из остального мира (и потенциально враждебные), находятся в разных пространствах имён. При разрешении ссылки на какой-либо класс он ищется прежде всего в локальном пространстве. Это не позволяет "внешним" кодам подменить один из базовых классов в системе. Также в процессе интерпретации происходит подключение необходимых библиотек (файлы с расширением jar). Весь описанный процесс исполнения Java программ изображён на рис. 1.

    Рис. 1. Процесс создания Java-приложения

    Как уже было сказано выше, технология Java предполагает лёгкую переносимость программных продуктов с одной платформы на другую. Такую степень лёгкости переноса не обеспечивает ни какой язык программирования.

    Если  приложение Java (или апплет) должно работать на нескольких платформах, нет необходимости компилировать его исходные тексты несколько раз. Можно откомпилировать и отладить приложение Java на одной, наиболее удобной платформе. В результате получится байт-код, пригодный для любой платформы, где есть виртуальный процессор Java (рис.2).

    Рис. 2.   Подготовка приложения Java для работы на разных платформах 

        3.3. Достоинства языка  Java

    Язык  должен был воплощать следующие  качества: простоту и мощь, безопасность, объектную ориентированность, надежность, интерактивность, архитектурную независимость, возможность интерпретации, высокую производительность и легкость в изучении. Даже если вы никогда не напишете ни одной строки на языке Java, знать о его возможностях весьма полезно, поскольку именно перечисленные выше свойства языка и являются определяющими в его выборе.

    Безопасность.В популярной литературе наших дней, особенно если речь заходит об Internet, стало модной темой обсуждение вопросов безопасности. Люди уверены, что использование Internet в коммерческой деятельности равносильно написанию номера своей кредитной карточки на стенке телефонной будки. Один из ключевых принципов разработки языка Java заключался в обеспечении защиты от несанкционированного доступа. Программы на Java не могут вызывать глобальные функции и получать доступ к произвольным системным ресурсам, что обеспечивает в Java уровень безопасности, недоступный для других языков.

    Надежность.Java ограничивает вас в нескольких ключевых областях и таким образом способствует обнаружению ошибок на ранних стадиях разработки программы. В то же время в ней отсутствуют многие источники ошибок, свойственных другим языкам программирования. В традиционных средах программирования распределение памяти является довольно нудным занятием - программисту приходится самому следить за всей используемой в программе памятью, не забывая освобождать ее по мере того, как потребность в ней отпадает. Зачастую программисты забывают освобождать захваченную ими память или, что еще хуже, освобождают ту память, которая все еще используется какой-либо частью программы. Исключительные ситуации в традиционных средах программирования часто возникают в таких, например, случаях, как деление на нуль или попытка открыть несуществующий файл, и их приходится обрабатывать с помощью неуклюжих и нечитабельных конструкций. Java фактически снимает обе эти проблемы, используя сборщик мусора для освобождения незанятой памяти и встроенные объектно-ориентированные средства для обработки исключительных ситуаций.

    Специальный процесс сборки мусора  - это одна из интереснейших особенностей языка программирования Java и среды выполнения приложений Java, предназначенная для удаления ненужных объектов из памяти. Эта система избавляет программиста от необходимости внимательно следить за использованием памяти, освобождая ненужные более области явным образом.

    Интерактивность.Java создавалась как средство, которое должно удовлетворить насущную потребность в создании интерактивных сетевых программ. В Java реализовано несколько интересных решений, позволяющих писать код, который выполняет одновременно массу различных функций и не забывает при этом следить за тем, что и когда должно произойти. В языке Java для решения проблемы синхронизации процессов применен наиболее элегантный из всех когда-либо изобретенных методов, который позволяет конструировать прекрасные интерактивные системы. Простые в обращении изящные подпроцессы Java дают возможность реализации в программе конкретного поведения, не отвлекаясь при этом на встраивание глобальной циклической обработки событий.

    Независимость от архитектуры ЭВМ.Вопрос о долговечности и переносимости кода важнее религиозных войн между ПК и Макинтошами. Создатели Java наложили на язык и на среду времени выполнения несколько жестких требований, которые на деле, а не на словах позволяют, однажды написав, всегда запускать программу в любом месте и в любое время.

    Интерпретация плюс высокая производительность. Необычайная способность Java исполнять свой код на любой из поддерживаемых платформ достигается тем, что ее программы транслируются в некое промежуточное представление, называемое байт-кодом, который, в свою очередь, может интерпретироваться в любой системе, в которой есть среда времени выполнения Java. Большинство ранних систем, в которых пытались обеспечить независимость от платформы, обладало огромным недостатком - потерей производительности (Basic, Perl). Несмотря на то, что в Java используется интерпретатор, байт-код легко переводится непосредственно в «родные» машинные коды (Just In Time compilers) «на лету». При этом достигается очень высокая производительность (Symantec JIT встроен в Netscape Navigator).

    Простота  изучения. Язык Java, хотя и более сложный чем языки командных интерпретаторов, все же неизмеримо проще для изучения, чем другие языки программирования, например C++. Java отличен от С++ облегченным восприятием синтаксиса Java. 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение 

    Изобретение языка программирования высшего  уровня позволило нам общаться с машиной, похоже, даже понимать её. Действительно,если мы обратим внимание на темпы роста и развития новейших технологий в области программирования, то можно предположить, что в ближайшем будущем, человеческие познания в этой сфере, помогут произвести на свет языки, умеющие принимать, обрабатывать и передавать информации в виде мысли, слова, звука или жеста. Такие языки могут по праву носить имя «высочайших». Возможно, концепция решения этого вопроса проста, а ближайшее будущее этого проекта уже не за горами, и в этот момент, где-нибудь горбится молодой, никем не признанный специалист и разрабатывает новейшую систему искусственного интеллекта, которая наконец-то позволит человеку, с помощью своих машинных языков, вести диалог с компьютером на ТЫ.

    Быть  может именно язык программирования Java, очень элегантный и красивый язык, станет основой программирования будущего. Ведь  именно Java оснащён богатейшей библиотекой классов и в то же время довольно прост для освоения. Необходимо также отметить, что 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. Приложение легко сопровождается и модифицируется, т.к. модули могут быть загружены с сети. Встроенная система безопасности, не допускает незаконного доступа и проникновения вирусов. Все эти качества, я считаю, позволят Javaзанять лидирующее место среди языков программирования.

    Завершая свой труд на такой оптимистичной ноте, хочется сказать, что прогресс науки и техники, высоко-компьютеризированное будущее человечества, как единственного существа на планете, пусть и не использующего один, определенный разговорный язык, но способного так быстро прогрессировать и развивать свой интеллект,позволит в скором времени перейти от многоязыковой системы к всеобщему пониманию.

    Список  использованных источников 

1. Бишоп Д. Эффективная  работа: Java 2. - СПб.: Питер; К.: Издательская группа BHV, 2002г. – 592с.
2. Ваулин А.С.«Языки программирования»: кн.5, 1993 г. – 232с.
3. Вебер Д. Технология Java в подлиннике: пер. с англ. - СПб.: БХВ - Петербург, 2001г.– 1104с.
4. ЗарецкаяИ.Т., КолодяжныйБ.Г., ГуржийА.Н., СоколовА.Ю. Информатика 10-11 класс. - К.: «Форум», 2001 г.– 494с.
5. ЛяховичВ.Ф. Основы информатики. -Ростов-на-Дону: Феникс, 1996г. – 699с.
6. Ушкова В.«Новые языки программирования и тенденции их развития», 1982 г. – 335с.
7. Вычислительная техника и программирование / Под ред. А.В.Петрова -М.: Высш. шк., 1990г. – 479с.
8. Информатика: Базовый курс / С.В. Симонович и др. - СПб.: Питер, 1999г. – 640с.
9. Материалы интернет-сайта: www.sun.ru