So beginnen Sie mit dem Erlernen von Java

Die Java-Sprache

Java ist nicht nur eine Programmiersprache. Es handelt sich um eine komplette Softwareplattform mit umfangreichen Funktionen. Die Hauptkomponenten der Plattform sind:

• Grundlegende Tools zum Schreiben und Ausführen von Java-Programmen.
• Bibliotheken und Klassen (der Kern der Sprache). Sie stellen die grundlegenden Programmierfunktionen von Java bereit: Ausnahmebehandlung, Multithreading, Sammlungen, Protokollierung, Reflektion, Sicherheit, Netzwerk, XML-Verarbeitung, Serialisierung, reguläre Ausdrücke.
• Tools zum Bereitstellen und automatischen Starten von Anwendungen.
• Tools zum Erstellen eines Frontends (GUI, Benutzeroberfläche). Diese befinden sich in den Klassen der JavaFX-, Swing- und Java2D-Bibliotheken.
• Bibliotheken für die Remote-Arbeit mit Datenbanken über das Netzwerk, z. B. JDBC, JNDI, RMI und Java RMI-IIOP.

Wenn Sie mehr über Java-Klassen und -Tools erfahren möchten, lesen Sie die Oracle-Dokumentation . Es hat alles. Java JDK 1.0, die erste Version, enthielt „nur“ ein paar hundert Klassen. Mittlerweile ist diese Zahl auf mehrere Tausend gestiegen. Im Laufe der Lebensdauer der Sprache haben ihre Entwickler zahlreiche Änderungen vorgenommen, die ihre Sicherheit, Funktionalität und Portabilität erhöhen. Dank dieser kontinuierlichen Verbesserung und Unterstützung durch Entwickler war Java stets auf dem neuesten Stand der Entwicklung der IT-Technologien. Als Ergebnis verfügen wir nun über eine hochmoderne Sprache, deren Hauptmerkmale sind:

• Niedrige Eintrittsbarriere.
  Das Erlernen von Java ist einfacher als bei den meisten Sprachen mit einer C-ähnlichen Syntax.

• Objektorientierung.
  Programme in Java basieren auf Objekten und Interaktionen zwischen Objekten. Dadurch können Sie alle Vorteile von OOP nutzen.

• Portabilität.
  Durch den Einsatz eines Interpreters (der Java Virtual Machine) können Programme auf verschiedenen Plattformen und Geräten ausgeführt werden.

• Plattformunabhängigkeit
  Ein für eine Plattform geschriebenes Java-Programm wird in Zwischenbytecode kompiliert, der auf anderen Plattformen ausgeführt werden kann, da es von einer JVM für jede bestimmte Plattform interpretiert wird.

• Erweitertes Multithreading.
  Mit Java-Tools können Sie die Ausführung mehrerer Threads steuern, was bedeutet, dass Sie Multithread-Anwendungen erstellen können.

• Sicherheit.
  Da die JVM über eine integrierte Bytecode-Verifizierung verfügt und Java über keine manuelle Speicherverwaltung verfügt, Stapelüberläufe verfolgt und über verschiedene APIs verfügt, mit denen Sie die Sicherheit steuern können, können Sie in Java wirklich sichere Anwendungen erstellen.

• Fehlertoleranz.
  Der Ausnahmemechanismus erhöht die Fehlertoleranz von Programmen und reduziert die Anzahl von Fehlern, sowohl zur Kompilierungszeit als auch zur Laufzeit.

• Interpretierbarkeit.
  Der Java-Interpreter kann Java-Bytecode auf jedem Computer ausführen, der über eine JVM und JRE verfügt.

• Verteilbarkeit.
  Java verfügt über Tools zum Erstellen verteilter Anwendungen.

• Leistung.
  Ein JIT- Compiler (Just-in-Time) bietet eine mit C und C++ vergleichbare Hochgeschwindigkeitsleistung.

Wie fange ich an, in Java zu programmieren?

Um Java von Grund auf zu erlernen , sollten Sie sich mit einigen grundlegenden Konzepten befassen: Was ist in der Java-Sprache enthalten, was ist ein Java-Programm und wie wird es ausgeführt? Fahren Sie dann mit der Syntax und den Grundlagen der Sprache fort und studieren Sie die Bibliotheken. Nachdem Sie einige Artikel über Java gelesen haben, können Sie sich mit den Grundlagen befassen. Das folgende Flussdiagramm verdeutlicht die Abfolge der Schritte:

Was braucht man zum Programmieren in Java?

Zunächst müssen Sie Software zum Entwickeln und Ausführen von Programmen installieren – das Java Development Kit (JDK). Konfigurieren Sie anschließend das JDK auf Ihrem Computer, laden Sie eine integrierte Entwicklungsumgebung (IDE) herunter und installieren Sie sie. Dabei handelt es sich um eine Umgebung für die Softwareentwicklung. Die beliebteste IDE ist IntelliJ IDEA. Alternativen sind Eclipse, NetBeans, JCreator und sogar ein gewöhnlicher Texteditor.

Installieren Sie Java auf Ihrem Computer

Wie wir bereits gesehen haben, besteht der erste Schritt, wenn wir Java von Grund auf lernen, darin, das JDK zu installieren. Dazu müssen Sie einige einfache Vorgänge ausführen:

1. Gehen Sie zur Oracle-Website .
2. Wählen Sie die Installationsdatei für Ihr Betriebssystem aus und laden Sie sie herunter.
3. Führen Sie die Installation gemäß den Empfehlungen des Installationsprogramms durch.
4. Legen Sie eine Umgebungsvariable fest, wenn Sie Windows verwenden.

Grundlegende Definitionen

Wenn Sie gerade erst anfangen, Java zu lernen, werden Sie sicherlich auf die folgenden Begriffe stoßen: JVM steht für Java Virtual Machine. Hierbei handelt es sich um ein plattformabhängiges Softwaremodul, das dazu dient, den Quellbytecode in Maschinencode zu interpretieren und auszuführen. JRE steht für Java Runtime Environment. Es umfasst die JVM-Implementierung für eine bestimmte Plattform und eine Reihe von Bibliotheken, die zum Ausführen von Java-Programmen erforderlich sind. JDK steht für Java Development Kit, eine Reihe von Entwicklertools, die zum Schreiben von Java-Programmen benötigt werden. Es umfasst einen Compiler, JRE, Standard-Java-Bibliotheken, Dokumentation und verschiedene Dienstprogramme. Der Quellcode befindet sich in einer Textdatei, die in der Java-Sprache mit der Erweiterung .java geschrieben ist. Bytecode ist maschinenunabhängiger Low-Level-Code, der aus einer Reihe von Anweisungen für die JVM besteht. Maschinencode sind binäre Maschinenanweisungen, die direkt vom Prozessor ausgeführt werden. Kompilieren bedeutet, Quellcode in Bytecode umzuwandeln. Interpretieren bedeutet, Bytecode in Maschinencode umzuwandeln. Eine Plattform ist eine Software- und Hardwareumgebung zum Ausführen von Programmen. Die beliebtesten Plattformen sind Microsoft Windows, Linux, Solaris OS und Mac OS. Dieses Diagramm hilft Ihnen, die Konzepte von JVM, JRE und JDK besser zu verstehen:

Programmlebenszyklus

Das Leben eines Java-Programms beginnt, wenn der Quellcode in eine Textdatei geschrieben wird. Normalerweise erfolgt dies in einer speziellen Programmierumgebung, die als integrierte Entwicklungsumgebung (IDE) bezeichnet wird. Einfache Programme können jedoch auch in einen Texteditor eingegeben werden, sogar Notepad, das in jeder Windows-Edition enthalten ist. Der Quellcode muss in einer Datei mit der Erweiterung .java gespeichert werden. Beispielprogramm: HelloWorld.java :

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

Bevor dieser Quellcode ausgeführt wird, muss er von einem Compiler in Bytecode kompiliert werden. Ein Compiler ist ein Dienstprogramm, das Teil des JDK ist. Es wird eine Datei mit der Erweiterung .class erstellt. Diese Datei enthält Bytecode, bei dem es sich um Anweisungen für die JVM handelt. Ihr Format ähnelt der Assemblersprache. Unser HelloWorld.java-Programm wird in eine HelloWorld.class-Datei kompiliert. Die Java-Plattform bietet keine Tools zum Bearbeiten von Bytecode, Sie können ihn jedoch anzeigen. Um den Bytecode eines Java-Programms anzuzeigen, können Sie das im JDK enthaltene Javap-Disassembler-Dienstprogramm verwenden. HelloWorld.class enthält den folgenden Bytecode:

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
}

Jetzt ist unser Programm in kompilierter Form in der Datei HelloWorld.class gespeichert. Um es auf einer beliebigen Plattform auszuführen, muss die JRE installiert sein. Die JVM bietet die Möglichkeit, Java-Programme auf jede Plattform zu portieren. Unter Ausführung versteht man die Ausführung des Bytecodes durch die Java Virtual Machine. Programme werden mit dem Java-Dienstprogramm ausgeführt. Sie müssen den Namen der kompilierten Datei angeben. Die Ausführung erfolgt wie folgt:

1. Die JVM wird in den Speicher des Computers geladen. Im Grunde handelt es sich dabei um ein Programm, das dazu dient, die von uns geschriebenen Java-Programme auszuführen.
2. Mithilfe des Bootstrap-Klassenladers lädt und initialisiert die JVM unsere Klasse im Speicher. In unserem Beispiel ist dies die HelloWorld- Klasse.
3. Als nächstes sucht die JVM in unserer Klasse nach einer öffentlichen statischen void main(String [])- Methode.
4. Der Code der Hauptmethode wird ausgeführt. Wenn für die Ausführung des Programms andere Klassen erforderlich sind, werden diese geladen und initialisiert.
5. Nachdem der Code ausgeführt wurde, wird die Speicherbereinigung durchgeführt. Dazu gehört das Löschen des Speichers und das Schließen des JVM-Programms.

Bei der Durchführung all dieser Aktionen interpretiert (übersetzt) ​​die JVM den Bytecode in eine Maschinenanweisung für den Prozessor und berücksichtigt dabei das Betriebssystem, auf dem sie läuft. Den Lebenszyklus eines Java-Programms können wir im folgenden Diagramm darstellen:

Auswahl und Installation einer Entwicklungsumgebung

Um schnell und effizient in Java programmieren zu können, benötigen Sie eine Entwicklungsumgebung – eine Anwendung zum Schreiben von Java-Programmen. Unter Java-Entwicklern sind die beliebtesten IDEs:

• IntelliJ-IDEE
• Finsternis
• NetBeans

Laut einer von RebelLabs im Jahr 2017 erstellten Überprüfung der Beliebtheit von Java-Entwicklungstools war IntelliJ IDEA führend, Eclipse belegte den zweiten Platz und NetBeans belegte den dritten Platz und blieb damit deutlich hinter den beiden Spitzenreitern zurück. Andere IDEs machen einen kleinen Teil des Marktes aus und machen insgesamt nicht mehr als 3 % aus. Für Anfänger reicht die Installation der IntelliJ IDEA Community Edition. Erstens erhalten Sie alle Vorteile einer modernen IDE (Autovervollständigung, Codeprüfung, Code-Debugging, bequeme Integration mit Datenbanken und Servern) sowie Unterstützung für viele Entwicklungstools und -technologien. Zweitens machen Sie den ersten Schritt zur Beherrschung des professionellen Entwicklungstools, das von den meisten Entwicklern verwendet wird. Anweisungen zur Installation von IntelliJ IDEA finden Sie zu Beginn von Level 3 desCodeGym-Bildungskurs .

Wie lange dauert es, Java zu lernen?

Je nachdem, wie intensiv Sie lernen, können Sie wahrscheinlich in 6 bis 12 Monaten die Grundlagen von Java erlernen und Programmierkenntnisse entwickeln. Gehen Sie strukturiert vor: Erstellen Sie einen Studienplan, sammeln Sie die notwendigen Quellen und nehmen Sie sich täglich ein paar Stunden Zeit für Ihr Studium. Vergessen Sie nicht, dass der Schlüssel zum Erlernen des Programmierens die Übung ist.

Abschluss

Java auf eigene Faust zu lernen ist tatsächlich einfacher, als Sie vielleicht denken. Sie benötigen lediglich grundlegende Computerkenntnisse. Befolgen Sie einige einfache Schritte, um mit dem effektiven Erlernen von Java zu beginnen:

1. Installieren Sie Java auf Ihrem Computer
2. Lernen Sie die Grundkonzepte
3. Installieren Sie eine Entwicklungsumgebung
4. Schreiben Sie Ihr erstes Programm und führen Sie es aus