Файл: История возникновения и развития языка программирования Си(С++) и Java (История языка C/C++. Пример использования).pdf

Релиз версии состоялся 28 июля 2011 года. В финальную версию Java Standard Edition 7 не были включены все ранее запланированные изменения. Согласно плану развития (план «Б»), включение нововведений будет разбито на две части: Java Standard Edition 7 (без лямбда-исчисления, проекта Jigsaw, и части улучшений Coin) и Java Standard Edition 8 (все остальное), намеченный на конец 2012 года.

В новой версии, получившей название Java Standard Edition 7 (Java Platform, Standard Edition 7), помимо исправления большого количества ошибок, было представлено несколько новшеств. Так, например, в качестве эталонной реализации Java Standard Edition 7 использован не проприетарный пакет JDK, а его открытая реализация OpenJDK, а сам релиз новой версии платформы готовился при тесном сотрудничестве инженеров Oracle с участниками мировой экосистемы Java, комитетом JCP (Java Community Process) и сообществом OpenJDK. Все поставляемые Oracle бинарные файлы эталонной реализации Java Standard Edition 7 собраны на основе кодовой базы OpenJDK, сама эталонная реализация полностью открыта под лицензией GPLv2 с исключениями GNU ClassPath, разрешающими динамическое связывание с проприетарными продуктами. К другим нововведениям относится интеграция набора небольших языковых улучшений Java, развиваемых в рамках проекта Coin, добавлена поддержка языков программирования с динамической типизацией, таких, как Ruby, Python и JavaScript, поддержка загрузки классов по URL, обновлённый XML-стек, включающий JAXP 1.4, JAXB 2.2a и JAX-WS 2.2 и другие.

За 5 дней до выхода релиза Java Standard Edition 7 было обнаружено несколько серьёзных ошибок в горячей оптимизации циклов, которая включена по умолчанию и приводит виртуальную машину Java к краху. Специалисты Oracle найденные ошибки за столь короткий срок исправить не могли, но пообещали, что они будут исправлены во втором обновлении (Java 7 Update 2) и частично в первом.

Список нововведений:

Поддержка динамически-типизированных языков (InvokeDynamic) — расширение JVM (семантики байт-кода), языка Java для поддержки динамически-типизированных языков.

Строгая проверка class-файлов — class-файлы версии 51 (Java Standard Edition 7) или более поздней версии должны быть проверены typechecking-верификатором; JVM не должна переключаться на старый верификатор.

Изменение синтаксиса языка Java (Project Coin) — частичные изменения в языке Java, предназначенные для упрощения общих задач программирования:

Использование класса String в блоке switch.

Закрытие используемых ресурсов в блоке try (try-with-resources) — работает при использовании интерфейса AutoCloseable.

Объединённая обработка исключений в блоке catch (multi-catch exceptions) — перечисление обрабатываемых исключений в catch (… | … | …).

Повторное выбрасывание исключений (rethrowing exceptions) — передача возникшего исключения «вверх» по стеку вызовов.

Подчёркивания в числовых литералах для лучшего восприятия больших чисел.

Изменение вывода типа в Java generic при создании объекта.

Использование двоичных чисел (binary literals) — префикс «0b» укажет, что используется двоичное число.

Упрощение вызова методов varargs — уменьшение предупреждений при вызове метода с переменным числом входящих переменных.

Модификация загрузчика классов (class-loader) — избежание тупиковых ситуаций в неиерархической топологии загрузки классов.

Закрытие ресурсов, открытых URLClassLoader.

Обновление коллекций (JSR 166).

Поддержка Unicode 6.0.

Отделение языка пользователя и языка пользовательского интерфейса — обновление обработки языков для отделения локали от языка пользовательского интерфейса.

Новые интерфейсы I/O для платформы Java (nio.2).

Использование JDBC 4.1 и Rowset 1.1.

Java 8

Релиз версии состоялся 19 марта 2014 года.

Список нововведений:

Полноценная поддержка лямбда-выражений.

Ключевое слово default в интерфейсах для поддержки функциональности по умолчанию.

Ссылки на методы.

Функциональные интерфейсы (предикаты, поставщики и т. д.)

Потоки (stream) для работы с коллекциями

Новое API для работы с датами

Java 9

Список нововведений:

Интеграция jigsaw.

Обновление Process API для лучшего взаимодействия с не-Java процессами операционной системы.

Новый HTTP-клиент с поддержкой HTTP 2.0, веб-сокетов и заменой устаревшему HttpURLConnection.

Классификация платформ Java

Внутри Java существуют несколько основных семейств технологий:

Java SE — Java Standard Edition, основное издание Java, содержит компиляторы, API, Java Runtime Environment; подходит для создания пользовательских приложений, в первую очередь — для настольных систем.

Java EE — Java Enterprise Edition, представляет собой набор спецификаций для создания программного обеспечения уровня предприятия.

Java ME — Java Micro Edition, создана для использования в устройствах, ограниченных по вычислительной мощности, например, в мобильных телефонах, КПК, встроенных системах;

JavaFX — технология, являющаяся следующим шагом в эволюции Java как Rich Client Platform; предназначена для создания графических интерфейсов корпоративных приложений и бизнеса.

Java Card — технология предоставляет безопасную среду для приложений, работающих на смарт-картах и других устройствах с очень ограниченным объёмом памяти и возможностями обработки.

Применения платформы Java

Следующие успешные проекты реализованы с привлечением Java (J2EE) технологий: RuneScape, Amazon, eBay, LinkedIn[29], Yahoo!.

Следующие компании в основном фокусируются на Java (J2EE) технологиях: SAP, IBM, Oracle. В частности, СУБД Oracle Database включает JVM как свою составную часть, обеспечивающую возможность непосредственного программирования СУБД на языке Java, включая, например, хранимые процедуры.

Производительность

Программы, написанные на Java, имеют репутацию более медленных и занимающих больше оперативной памяти, чем написанные на языке C. Тем не менее, скорость выполнения программ, написанных на языке Java, была существенно улучшена с выпуском в 1997—1998 годах так называемого JIT-компилятора в версии 1.1 в дополнение к другим особенностям языка для поддержки лучшего анализа кода (такие, как внутренние классы, класс StringBuffer, упрощенные логические вычисления и т. д.). Кроме того, была произведена оптимизация виртуальной машины Java — с 2000 года для этого используется виртуальная машина HotSpot. По состоянию на февраль 2012 года, код Java 7 приблизительно лишь в 1.8 раза медленнее кода, написанного на языке Си.

Некоторые платформы предлагают аппаратную поддержку выполнения для Java. К примеру, микроконтроллеры, выполняющие код Java на аппаратном обеспечении вместо программной JVM, а также основанные на ARM процессоры, которые поддерживают выполнение байткода Java через опцию Jazelle.

Примитивные типы

В языке Java только 8 примитивных (скалярных, простых) типов: boolean, byte, char, short, int, long, float, double. Существует также вспомогательный девятый примитивный тип — void, однако переменные и поля такого типа не могут быть объявлены в коде, а сам тип используется только для описания соответствующего ему класса, для использования при рефлексии. Кроме того, с помощью класса Void можно узнать, является ли определённый метод типа void:Hello.class.getMethod("main", Array.newInstance(String.class, 0).getClass()).getReturnType() == Void.TYPE.

Длины и диапазоны значений примитивных типов определяются стандартом, а не реализацией, и приведены в таблице. Тип char сделали двухбайтовым для удобства локализации (один из идеологических принципов Java): когда складывался стандарт, уже существовал Unicode-16, но не Unicode-32. Поскольку в результате не осталось однобайтового типа, добавили новый тип byte, причём в Java, в отличие от других языков, он не является беззнаковым. Типы float и double могут иметь специальные значения , и «не число» (NaN). Для типа double они обозначаются Double.POSITIVE_INFINITY, Double.NEGATIVE_INFINITY, Double.NaN; для типа float — так же, но с приставкой Float вместо Double. Минимальные и максимальные значения, принимаемые типами float и double, тоже стандартизованы.

Тип	Длина (в байтах)	Диапазон или набор значений
boolean	1 в массивах, 4 в переменных	true, false
byte	1	−128..127
char	2	0..2¹⁶−1, или 0..65535
short	2	−2¹⁵..2¹⁵−1, или −32768..32767
int	4	−2³¹..2³¹−1, или −2147483648..2147483647
long	8	−2⁶³..2⁶³−1, или примерно −9.2·10¹⁸..9.2·10¹⁸
float	4	-(2-2⁻²³)·2¹²⁷..(2-2⁻²³)·2¹²⁷, или примерно −3.4·10³⁸..3.4·10³⁸, а также , , NaN
double	8	-(2-2⁻⁵²)·2¹⁰²³..(2-2⁻⁵²)·2¹⁰²³, или примерно −1.8·10³⁰⁸..1.8·10³⁰⁸, а также , , NaN

Такая жёсткая стандартизация была необходима, чтобы сделать язык платформенно-независимым, что является одним из идеологических требований к Java. Тем не менее, одна небольшая проблема с платформенной независимостью всё же осталась. Некоторые процессоры используют для промежуточного хранения результатов 10-байтовые регистры или другими способами улучшают точность вычислений. Для того, чтобы сделать Java максимально совместимой между разными системами, в ранних версиях любые способы повышения точности вычислений были запрещены. Однако это приводило к снижению быстродействия. Выяснилось, что ухудшение точности ради платформенной независимости мало кому нужно, тем более если за это приходится платить замедлением работы программ. После многочисленных протестов этот запрет отменили, но добавили ключевое слово strictfp, запрещающее повышение точности.

Преобразования при математических операциях

В языке Java действуют следующие правила:

Если один операнд имеет тип double, другой тоже преобразуется к типу double.
Иначе, если один операнд имеет тип float, другой тоже преобразуется к типу float.
Иначе, если один операнд имеет тип long, другой тоже преобразуется к типу long.
Иначе оба операнда преобразуются к типу int.

Данный способ неявного преобразования встроенных типов полностью совпадает с преобразованием типов в C++[34].

Шаблоны в Java (generics)

Начиная с версии Java 5 в языке появился механизм обобщённого программирования — шаблоны, внешне близкие к шаблонам C++. С помощью специального синтаксиса в описании классов и методов можно указать параметры-типы, которые внутри описания могут использоваться в качестве типов полей, параметров и возвращаемых значений методов.

// Объявление обобщённого класса

class GenericClass<E> {

E getFirst() { ... }

void add(E obj) { ... }

}

// Использование обобщённого класса в коде

GenericClass<String> var = new GenericClass<String>();

var.add("qwerty");

String p = var.getFirst();

Допускается обобщённое объявление классов, интерфейсов и методов. Кроме того, синтаксис поддерживает ограниченные объявления типов-параметров: указание в объявлении конструкции вида <T extends A & B & C...> требует, чтобы тип-параметр T реализовывал интерфейсы A, B, C и так далее, а конструкция <T super C>требует, чтобы тип-параметр T был типом C или одним из его предков.

В отличие от шаблонов C#, шаблоны Java не поддерживаются средой исполнения — компилятор просто создаёт байт-код, в котором никаких шаблонов уже нет. Реализация шаблонов в Java принципиально отличается от реализации аналогичных механизмов в C++: компилятор не порождает для каждого случая использования шаблона отдельный вариант класса или метода-шаблона, а просто создаёт одну реализацию байт-кода, содержащую необходимые проверки и преобразования типов. Это приводит к ряду ограничений использования шаблонов в программах на Java.

Проверка принадлежности к классу

В Java можно явно проверить, к какому классу принадлежит объект. Выражение foo instanceof Foo истинно, если объект foo принадлежит классу Foo или его наследнику, или реализует интерфейс Foo (или, в общем виде, наследует класс, который реализует интерфейс, который наследует Foo).