نحوه شروع یادگیری جاوا

زبان جاوا

جاوا فقط یک زبان برنامه نویسی نیست. این یک پلت فرم نرم افزاری کامل با قابلیت های گسترده است. اجزای اصلی پلتفرم عبارتند از:

• ابزارهای اساسی برای نوشتن و اجرای برنامه های جاوا.
• کتابخانه ها و کلاس ها (هسته اصلی زبان). آنها قابلیت های اصلی برنامه نویسی جاوا را فراهم می کنند: مدیریت استثنا، چند رشته، مجموعه ها، ورود به سیستم، بازتاب، امنیت، شبکه، پردازش XML، سریال سازی، عبارات منظم.
• ابزارهایی برای استقرار و راه اندازی خودکار برنامه ها.
• ابزارهایی برای ایجاد یک فرانت اند (GUI، رابط کاربری). اینها در کلاس های کتابخانه های JavaFX، Swing و Java2D یافت می شوند.
• کتابخانه هایی برای کار با پایگاه های داده از راه دور از طریق شبکه، مانند JDBC، JNDI، RMI و Java RMI-IIOP.

اگر می‌خواهید درباره کلاس‌ها و ابزارهای جاوا بیشتر بدانید، اسناد Oracle را بخوانید . همه چیز دارد. جاوا JDK 1.0، اولین نسخه، شامل «فقط» چند صد کلاس بود. اما اکنون این تعداد به چند هزار افزایش یافته است. در طول عمر این زبان، سازندگان آن تغییرات زیادی ایجاد کرده اند که امنیت، عملکرد و قابلیت حمل آن را افزایش می دهد. به لطف این بهبود مستمر و پشتیبانی توسعه دهندگان، جاوا همیشه با توسعه فناوری های IT همگام بوده است. در نتیجه، ما اکنون یک زبان پیشرفته داریم که ویژگی های اصلی آن عبارتند از:

• مانع ورود کم
  یادگیری جاوا نسبت به بسیاری از زبان‌ها با دستور زبان C آسان‌تر است.

• شی گرایی.
  برنامه ها در جاوا بر اساس اشیا و تعاملات بین اشیا ساخته می شوند. این به شما امکان می دهد از تمام مزایای OOP لذت ببرید.

• قابل حمل بودن
  از آنجا که یک مفسر (ماشین مجازی جاوا) استفاده می شود، برنامه ها را می توان بر روی پلتفرم ها و دستگاه های مختلف اجرا کرد.

• استقلال پلتفرم
  یک برنامه جاوا که برای یک پلتفرم نوشته شده است در کد بایتی میانی کامپایل می شود که می تواند روی پلتفرم های دیگر اجرا شود، زیرا توسط یک JVM برای هر پلتفرم خاص تفسیر می شود.

• چند رشته ای پیشرفته
  ابزارهای جاوا به شما امکان می دهند اجرای چندین رشته را کنترل کنید، به این معنی که می توانید برنامه های چند رشته ای ایجاد کنید.

• امنیت.
  از آنجایی که JVM دارای تأیید بایت کد داخلی است و جاوا مدیریت حافظه دستی ندارد، سرریزهای پشته را ردیابی می کند و دارای API های مختلفی است که به شما امکان می دهد امنیت را کنترل کنید، می توانید برنامه های کاربردی واقعاً ایمن در جاوا ایجاد کنید.

• تحمل خطا.
  مکانیسم استثنا تحمل خطای برنامه ها را افزایش می دهد و تعداد خطاها را هم در زمان کامپایل و هم در زمان اجرا کاهش می دهد.

• تفسیر پذیری
  مفسر جاوا می تواند بایت کد جاوا را روی هر ماشینی که دارای JVM و JRE است اجرا کند.

• قابلیت توزیع
  جاوا ابزارهایی برای ایجاد برنامه های کاربردی توزیع شده دارد.

• کارایی.
  یک کامپایلر JIT (فقط در زمان) عملکردی با سرعت بالا قابل مقایسه با C و C ++ ارائه می دهد.

چگونه برنامه نویسی را در جاوا شروع کنیم؟

برای شروع یادگیری جاوا از ابتدا ، باید مفاهیم اساسی را بررسی کنید: چه چیزی در زبان جاوا گنجانده شده است، یک برنامه جاوا چیست و چگونه اجرا می شود؟ سپس به سراغ نحو و اصول زبان بروید و کتابخانه ها را مطالعه کنید. پس از خواندن چند مقاله در مورد جاوا، می توانید به اصول اولیه بپردازید. فلوچارت زیر به وضوح توالی مراحل را نشان می دهد:

برای برنامه نویسی در جاوا به چه چیزهایی نیاز دارید؟

ابتدا باید نرم افزاری را برای توسعه و اجرای برنامه ها نصب کنید - Java Development Kit (JDK). پس از آن، JDK را در رایانه خود پیکربندی کنید، یک محیط توسعه یکپارچه (IDE) را دانلود و نصب کنید، که محیطی برای توسعه نرم افزار است. محبوب ترین IDE IntelliJ IDEA است. گزینه های جایگزین Eclipse، NetBeans، JCreator و حتی یک ویرایشگر متن معمولی هستند.

نصب جاوا بر روی کامپیوتر شما

همانطور که قبلاً دیدیم، وقتی جاوا را از ابتدا یاد می گیریم، اولین قدم نصب JDK است. برای این کار، باید چند عملیات ساده را انجام دهید:

1. به وب سایت Oracle بروید .
2. فایل نصبی سیستم عامل خود را انتخاب و دانلود کنید.
3. نصب را با پیروی از توصیه های نصب کننده انجام دهید.
4. اگر از ویندوز استفاده می کنید یک متغیر محیطی تنظیم کنید.

تعاریف اساسی

اگر تازه شروع به یادگیری جاوا کرده اید، مطمئناً با اصطلاحات زیر روبرو خواهید شد: JVM مخفف ماشین مجازی جاوا است. این یک ماژول نرم افزاری وابسته به پلتفرم است که برای تفسیر بایت کد منبع به کد ماشین و اجرای آن عمل می کند. JRE مخفف Java Runtime Environment است. این شامل اجرای JVM برای یک پلتفرم خاص و مجموعه ای از کتابخانه های مورد نیاز برای اجرای برنامه های جاوا است. JDK مخفف Java Development Kit است که مجموعه ای از ابزارهای توسعه دهنده مورد نیاز برای نوشتن برنامه های جاوا است. این شامل یک کامپایلر، JRE، کتابخانه های استاندارد جاوا، اسناد و ابزارهای مختلف است. کد منبع در یک فایل متنی نوشته شده به زبان جاوا با پسوند جاوا یافت می شود. Bytecode یک کد سطح پایین مستقل از ماشین است که از مجموعه ای از دستورالعمل ها برای JVM تشکیل شده است. کد ماشین دستورالعمل های ماشین باینری است که مستقیماً توسط پردازنده اجرا می شود. کامپایل یعنی تبدیل کد منبع به بایت کد. Interpret به معنای تبدیل بایت کد به کد ماشین است. پلتفرم یک محیط نرم افزاری و سخت افزاری برای اجرای برنامه ها است. محبوب ترین پلتفرم ها مایکروسافت ویندوز، لینوکس، سیستم عامل سولاریس و سیستم عامل مک هستند. این نمودار به شما در درک بهتر مفاهیم JVM، JRE و JDK کمک می کند:

چرخه عمر برنامه

زندگی یک برنامه جاوا زمانی آغاز می شود که کد منبع در یک فایل متنی نوشته شود. معمولاً این کار در یک محیط برنامه نویسی خاص به نام محیط توسعه یکپارچه (IDE) انجام می شود، اما برنامه های ساده را می توان در یک ویرایشگر متن، حتی Notepad که با هر نسخه از ویندوز ارائه می شود، تایپ کرد. کد منبع باید در فایلی با پسوند جاوا ذخیره شود. برنامه مثال: HelloWorld.java :

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

قبل از اجرای این کد منبع، باید توسط یک کامپایلر آن را به بایت کد کامپایل کرد. کامپایلر ابزاری است که بخشی از JDK است. فایلی با پسوند .class تولید می کند. این فایل حاوی بایت کد است که دستورالعمل JVM است. فرمت آنها شبیه زبان اسمبلی است. برنامه HelloWorld.java ما در یک فایل HelloWorld.class کامپایل می شود. پلتفرم جاوا ابزاری برای ویرایش بایت کد ارائه نمی دهد، اما می توانید آن را مشاهده کنید. برای مشاهده بایت کد یک برنامه جاوا، می توانید از ابزار javap disassembler استفاده کنید که در JDK موجود است. HelloWorld.class حاوی بایت کد زیر خواهد بود:

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
}

اکنون برنامه ما به صورت کامپایل شده در فایل HelloWorld.class ذخیره می شود. برای اجرای آن بر روی هر پلتفرمی، JRE باید نصب شود. JVM امکان پورت برنامه های جاوا را به هر پلتفرمی فراهم می کند. Execution به معنای اجرای بایت کد توسط ماشین مجازی جاوا است. برنامه ها با استفاده از ابزار جاوا اجرا می شوند. باید نام فایل کامپایل شده را مشخص کنید. اجرا به صورت زیر انجام می شود:

1. JVM در حافظه کامپیوتر بارگذاری می شود. اساساً این برنامه ای است که برای اجرای برنامه های جاوا که ما می نویسیم خدمت می کند.
2. با استفاده از بارگذار کلاس بوت استرپ، JVM کلاس ما را در حافظه بارگیری و مقداردهی اولیه می کند. در مثال ما، این کلاس HelloWorld است .
3. سپس، JVM به دنبال یک متد public void main(String []) در کلاس ما می گردد.
4. کد متد اصلی اجرا می شود. اگر اجرای برنامه نیاز به کلاس های دیگر داشته باشد، آنها بارگذاری و مقداردهی اولیه می شوند.
5. پس از اجرای کد، جمع آوری زباله انجام می شود. این شامل پاک کردن حافظه و بستن برنامه JVM است.

هنگام انجام تمام این اقدامات، JVM با در نظر گرفتن سیستم عاملی که روی آن اجرا می شود، بایت کد را به یک دستورالعمل ماشین برای پردازنده تفسیر (ترجمه) می کند. ما می توانیم چرخه حیات یک برنامه جاوا را در نمودار زیر نشان دهیم:

انتخاب و نصب محیط توسعه

برای برنامه‌نویسی سریع و کارآمد در جاوا، به یک محیط توسعه نیاز دارید - برنامه‌ای برای نوشتن برنامه‌های جاوا. در بین توسعه دهندگان جاوا، محبوب ترین IDE ها عبارتند از:

• ایده IntelliJ
• کسوف
• NetBeans

بر اساس بررسی محبوبیت ابزارهای توسعه جاوا ، که توسط RebelLabs در سال 2017 تهیه شده است، IntelliJ IDEA رهبر، Eclipse دوم، و NetBeans رتبه سوم را به خود اختصاص داده است و به طور قابل توجهی از دو رهبر برتر عقب مانده است. سایر IDE ها بخش کوچکی از بازار را نشان می دهند که در مجموع بیش از 3٪ نیست. برای مبتدیان، نصب IntelliJ IDEA Community Edition کافی است. ابتدا، تمام مزایای یک IDE مدرن (تکمیل خودکار، بررسی کد، اشکال زدایی کد، ادغام راحت با پایگاه های داده و سرورها) و همچنین پشتیبانی از بسیاری از ابزارها و فناوری های توسعه را دریافت می کنید. دوم، شما اولین قدم را برای تسلط بر ابزار توسعه حرفه ای که توسط اکثر توسعه دهندگان استفاده می شود، بردارید. آموزش نصب IntelliJ IDEA در ابتدای سطح 3 دوره آموزشی CodeGym ارائه شده است .

یادگیری جاوا چقدر طول می کشد؟

احتمالاً می توانید اصول اولیه جاوا را یاد بگیرید و مهارت های برنامه نویسی را در 6 تا 12 ماه توسعه دهید، بسته به شدت مطالعه. رویکردی ساختارمند داشته باشید: یک برنامه مطالعاتی تهیه کنید، منابع لازم را جمع آوری کنید و چند ساعت در روز را برای مطالعه خود در نظر بگیرید. فراموش نکنید که کلید یادگیری برنامه نویسی تمرین است.

نتیجه

مطالعه جاوا به تنهایی در واقع ساده تر از آن چیزی است که فکر می کنید. شما فقط به مهارت های اولیه کامپیوتر نیاز دارید. برای شروع یادگیری موثر جاوا، چند مرحله ساده را دنبال کنید:

1. جاوا را روی کامپیوتر خود نصب کنید
2. مفاهیم اولیه را بیاموزید
3. یک محیط توسعه نصب کنید
4. اولین برنامه خود را بنویسید و اجرا کنید