كيف تبدأ في تعلم جافا

لغة جافا

جافا ليست مجرد لغة برمجة. إنها منصة برمجية كاملة تتمتع بقدرات واسعة النطاق. المكونات الرئيسية للمنصة هي:

• الأدوات الأساسية لكتابة وتشغيل برامج جافا.
• المكتبات والفصول الدراسية (جوهر اللغة). أنها توفر قدرات البرمجة الأساسية لجافا: معالجة الاستثناءات، وتعدد مؤشرات الترابط، والمجموعات، والتسجيل، والانعكاس، والأمن، والشبكات، ومعالجة XML، والتسلسل، والتعبيرات العادية.
• أدوات لنشر التطبيقات وتشغيلها تلقائيًا.
• أدوات لإنشاء الواجهة الأمامية (واجهة المستخدم الرسومية، واجهة المستخدم). توجد هذه العناصر في فئات مكتبات JavaFX وSwing وJava2D.
• مكتبات للعمل مع قواعد البيانات عن بعد عبر الشبكة، مثل JDBC، وJNDI، وRMI، وJava RMI-IIOP.

إذا كنت تريد معرفة المزيد حول فئات Java وأدواتها، فاقرأ وثائق Oracle . لديها كل شيء. Java JDK 1.0، الإصدار الأول، يتضمن بضع مئات من الفئات "فقط". ولكن الآن ارتفع هذا العدد إلى عدة آلاف. على مدار عمر اللغة، قام منشئوها بإجراء عدد كبير من التغييرات التي تزيد من أمانها ووظائفها وقابلية نقلها. بفضل هذا التحسين المستمر والدعم من المطورين، كانت Java دائمًا في مواكبة تطور تقنيات تكنولوجيا المعلومات. ونتيجة لذلك، أصبح لدينا الآن لغة متطورة خصائصها الرئيسية هي:

• حاجز منخفض للدخول.
  يعد تعلم Java أسهل من معظم اللغات التي تحتوي على بناء جملة يشبه لغة C.

• اتجاه الكائن.
  يتم إنشاء البرامج في Java بناءً على الكائنات والتفاعلات بين الكائنات. يتيح لك هذا الاستمتاع بجميع مزايا OOP.

• قابلية التنقل.
  نظرًا لاستخدام مترجم (جهاز Java الظاهري)، يمكن تشغيل البرامج على منصات وأجهزة مختلفة.

• استقلالية النظام الأساسي:
  يتم تجميع برنامج Java المكتوب لمنصة واحدة إلى كود بايت متوسط ​​يمكن تشغيله على منصات أخرى، لأنه يتم تفسيره بواسطة JVM لكل نظام أساسي محدد.

• تعدد الخيوط المتقدم.
  تتيح لك أدوات Java التحكم في تنفيذ سلاسل رسائل متعددة، مما يعني أنه يمكنك إنشاء تطبيقات متعددة مؤشرات الترابط.

• حماية.
  نظرًا لأن JVM يحتوي على التحقق من الرمز الثانوي المضمن، ولا تحتوي Java على إدارة يدوية للذاكرة، وتتتبع تجاوزات المكدس، ولديها واجهات برمجة التطبيقات المتنوعة التي تتيح لك التحكم في الأمان، فيمكنك إنشاء تطبيقات آمنة حقًا في Java.

• التسامح مع الخطأ.
  تعمل آلية الاستثناء على زيادة التسامح مع الأخطاء في البرامج وتقليل عدد الأخطاء، سواء في وقت الترجمة أو وقت التشغيل.

• القابلية للتفسير.
  يمكن لمترجم Java تنفيذ Java bytecode على أي جهاز يحتوي على JVM وJRE.

• القدره على الإنتشار.
  تحتوي Java على أدوات لإنشاء التطبيقات الموزعة.

• أداء.
  يوفر برنامج التحويل البرمجي JIT (في الوقت المناسب) أداءً عالي السرعة يمكن مقارنته بـ C وC++.

كيف تبدأ البرمجة بلغة جافا؟

لبدء تعلم Java من الصفر ، يجب عليك البحث في بعض المفاهيم الأساسية: ما الذي تتضمنه لغة Java، وما هو برنامج Java، وكيف يتم تشغيله؟ ثم انتقل إلى قواعد اللغة وأساسياتها، وادرس المكتبات. بعد قراءة بعض المقالات حول Java، يمكنك التعامل مع الأساسيات. يوضح المخطط الانسيابي التالي بوضوح تسلسل الخطوات:

ماذا تحتاج للبرمجة بلغة جافا؟

أولاً، تحتاج إلى تثبيت برنامج لتطوير البرامج وتشغيلها — Java Development Kit (JDK). بعد ذلك، قم بتكوين JDK على جهاز الكمبيوتر الخاص بك، وقم بتنزيل وتثبيت بيئة التطوير المتكاملة (IDE)، وهي بيئة لتطوير البرمجيات. أشهر بيئة تطوير متكاملة (IDE) هي IntelliJ IDEA. البدائل هي Eclipse وNetBeans وJCreator وحتى محرر النصوص العادي.

تثبيت جافا على جهاز الكمبيوتر الخاص بك

كما رأينا بالفعل، عندما نتعلم Java من الصفر، فإن الخطوة الأولى هي تثبيت JDK. للقيام بذلك، تحتاج إلى تنفيذ بعض العمليات البسيطة:

1. انتقل إلى موقع أوراكل .
2. حدد وقم بتنزيل ملف التثبيت لنظام التشغيل الخاص بك.
3. قم بإجراء التثبيت، باتباع توصيات المثبت.
4. قم بتعيين متغير بيئة إذا كنت تستخدم Windows.

التعاريف الأساسية

إذا كنت قد بدأت للتو في تعلم Java، فمن المؤكد أنك ستواجه المصطلحات التالية: JVM يرمز إلى Java Virtual Machine. هذه وحدة برمجية تعتمد على النظام الأساسي وتعمل على تفسير الكود الثانوي المصدر إلى كود الجهاز وتنفيذه. JRE تعني بيئة تشغيل Java. يتضمن تطبيق JVM لمنصة معينة ومجموعة من المكتبات اللازمة لتشغيل برامج Java. JDK تعني Java Development Kit، وهي مجموعة من أدوات المطورين اللازمة لكتابة برامج Java. يتضمن مترجمًا وJRE ومكتبات Java القياسية والوثائق والأدوات المساعدة المتنوعة. تم العثور على كود المصدر في ملف نصي مكتوب بلغة Java بامتداد .java. Bytecode هو رمز منخفض المستوى مستقل عن الجهاز ويتكون من مجموعة من التعليمات لـ JVM. رمز الآلة هو تعليمات الآلة الثنائية التي يتم تنفيذها مباشرة بواسطة المعالج. الترجمة تعني تحويل الكود المصدري إلى كود بايت. التفسير يعني تحويل الرمز الثانوي إلى رمز الجهاز. النظام الأساسي عبارة عن بيئة برمجية وأجهزة لتشغيل البرامج. الأنظمة الأساسية الأكثر شيوعًا هي Microsoft Windows وLinux وSolaris OS وMac OS. سيساعدك هذا المخطط على فهم مفاهيم JVM وJRE وJDK بشكل أفضل:

دورة حياة البرنامج

تبدأ حياة برنامج Java عندما تتم كتابة التعليمات البرمجية المصدر في ملف نصي. عادة، يتم ذلك في بيئة برمجة خاصة تسمى بيئة التطوير المتكاملة (IDE)، ولكن يمكن كتابة برامج بسيطة في محرر نصوص، حتى برنامج Notepad، الذي يأتي مع أي إصدار من Windows. يجب حفظ كود المصدر في ملف بامتداد .java. برنامج المثال: HelloWorld.java :

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("This is my first program");
    }
}

قبل تنفيذ كود المصدر هذا، يجب تجميعه في كود بايت بواسطة مترجم. المترجم هو أداة مساعدة تشكل جزءًا من JDK. وينتج ملفًا بامتداد .class. يحتوي هذا الملف على رمز بايت، وهو عبارة عن تعليمات لـ JVM. شكلها يشبه لغة التجميع. سيتم تجميع برنامج HelloWorld.java الخاص بنا في ملف HelloWorld.class. لا توفر منصة Java أدوات لتحرير الكود الثانوي، ولكن يمكنك مشاهدته. لعرض الكود الثانوي لبرنامج Java، يمكنك استخدام الأداة المساعدة لتفكيك javap، والتي تم تضمينها في JDK. سوف يحتوي HelloWorld.class على الكود الثانوي التالي:

Compiled from "HelloWorld.java"
public class HelloWorld {
  public HelloWorld();
    Code:
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
0: getstatic #2 // Fieldjava/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
3: ldc #3 // String This is my first program
5:invokevirtual #4// Methodjava/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
8: return
}

الآن يتم تخزين برنامجنا في شكل مجمع في ملف HelloWorld.class. لتشغيله على أي نظام أساسي، يجب تثبيت JRE. يوفر JVM القدرة على نقل برامج Java إلى أي نظام أساسي. التنفيذ يعني تنفيذ الكود الثانوي بواسطة جهاز Java الظاهري. يتم تنفيذ البرامج باستخدام أداة جافا. تحتاج إلى تحديد اسم الملف المترجم. يتم التنفيذ على النحو التالي:

1. يتم تحميل JVM في ذاكرة الكمبيوتر. في الأساس، هذا برنامج يعمل على تشغيل برامج Java التي نكتبها.
2. باستخدام أداة تحميل فئة bootstrap، يقوم JVM بتحميل وتهيئة فصلنا في الذاكرة. في مثالنا، هذه هي فئة HelloWorld .
3. بعد ذلك، يبحث JVM عن طريقة عامة للفراغ الثابت (String []) في فئتنا.
4. يتم تنفيذ رمز الطريقة الرئيسية . إذا كان تنفيذ البرنامج يتطلب فئات أخرى، فسيتم تحميلها وتهيئتها.
5. بعد تنفيذ التعليمات البرمجية، يتم تنفيذ جمع البيانات المهملة. يتضمن ذلك مسح الذاكرة وإغلاق برنامج JVM.

عند تنفيذ كل هذه الإجراءات، يقوم JVM بتفسير (ترجمة) الكود الثانوي إلى تعليمات الآلة للمعالج، مع الأخذ في الاعتبار نظام التشغيل الذي يعمل عليه. يمكننا تمثيل دورة حياة برنامج Java في الرسم البياني التالي:

اختيار وتثبيت بيئة التطوير

للبرمجة بسرعة وكفاءة في Java، تحتاج إلى بيئة تطوير - تطبيق لكتابة برامج Java. من بين مطوري Java، أكثر بيئة التطوير المتكاملة شيوعًا هي:

• فكرة إنتيليج
• كسوف
• نتبيانز

وفقًا لمراجعة شعبية أدوات تطوير Java ، التي أعدتها RebelLabs في عام 2017، كان IntelliJ IDEA هو الرائد، وجاء Eclipse في المركز الثاني، واحتل NetBeans المركز الثالث، متخلفًا بشكل كبير عن المتصدرين الأولين. تمثل IDEs الأخرى جزءًا صغيرًا من السوق، لا يزيد إجماليها عن 3٪. بالنسبة للمبتدئين، يكفي تثبيت IntelliJ IDEA Community Edition. أولاً، ستحصل على جميع مزايا بيئة التطوير المتكاملة (IDE) الحديثة (الإكمال التلقائي، والتحقق من التعليمات البرمجية، وتصحيح أخطاء التعليمات البرمجية، والتكامل المريح مع قواعد البيانات والخوادم) بالإضافة إلى دعم العديد من أدوات وتقنيات التطوير. ثانيًا، عليك اتخاذ الخطوة الأولى نحو إتقان أداة التطوير الاحترافي التي يستخدمها معظم المطورين. تتوفر إرشادات حول كيفية تثبيت IntelliJ IDEA في بداية المستوى 3 من الدورة التعليمية CodeGym .

كم من الوقت يستغرق تعلم جافا؟

ربما يمكنك تعلم أساسيات Java وتطوير مهارات البرمجة خلال 6 إلى 12 شهرًا، اعتمادًا على مدى كثافة دراستك. اتبع منهجًا منظمًا: ضع خطة دراسية، واجمع المصادر اللازمة، وخصص بضع ساعات يوميًا لدراستك. لا تنس أن مفتاح تعلم كيفية البرمجة هو الممارسة.

خاتمة

إن دراسة Java بنفسك هي في الواقع أسهل مما تعتقد. ما عليك سوى مهارات الكمبيوتر الأساسية. لبدء تعلم Java بفعالية، اتبع بعض الخطوات البسيطة:

1. قم بتثبيت جافا على جهاز الكمبيوتر الخاص بك
2. تعلم المفاهيم الأساسية
3. تثبيت بيئة التطوير
4. كتابة وتشغيل البرنامج الأول الخاص بك