Файл: Современные языки программирования.pdf

В мае 2017 года компания Google сообщила, что инструменты языка Kotlin, основанные на JetBrains IDE, будут по стандарту включены в Android Studio 3.0 - официальный инструмент разработки для ОС Android.

На Google I/O 2019 было объявлено, что язык программирования Kotlin стал приоритетным в разработке под Android.

Синтаксис языка использует элементы из Паскаля, TypeScript, Haxe, PL/SQL, F#, Go и Scala, C++, Java, C#, Rust и D. При объявлении переменных и параметров типы данных указываются после названия (разделитель - двоеточие). Точка с запятой, как разделитель операторов, также необязательна (как в Scala и Groovy); в большинстве случаев перевода строки достаточно, чтобы компилятор понял, что выражение закончилось. Кроме объектно-ориентированного подхода, Kotlin также поддерживает процедурный стиль с использованием функций. Как и в Си, C++ и D, точка входа в программу - функция main, принимающая массив параметров командной строки. Программы на Kotlin также поддерживают perl- и shell-стиль интерполяции строк (переменные, включённые в строку, заменяются на их содержимое). Также поддерживается, примеры кода на рис:

fun main() {

val scope = "world"

println("Hello, $scope!")

}

fun sayHello(maybe: String?, neverNull: Int) {

// use of elvis operator

val name: String = maybe ?: "stranger"

println("Hello $name")

}

Рисунок 1

HCL (HashiCorp Configuration Language) - язык построен компанией HashiCorp. Удобный язык для DevOps-разработчиков с целью помочь им генерировать больше кода за меньшее время. По сравнению с прошлым годом сообщество языка удвоилось, и даже больше. Go (часто также Golang) - компилируемый многопоточный язык программирования, разработанный внутри компании Google. Разработка Go началась в сентябре 2007 года, его непосредственным проектированием занимались Роберт Гризмер, Роб Пайк и Кен Томпсон, занимавшиеся до этого проектом разработки операционной системы Inferno. Официально язык был представлен в ноябре 2009 года. На данный момент поддержка официального компилятора, разрабатываемого создателями языка, осуществляется для операционных систем FreeBSD, OpenBSD, Linux, macOS, Windows, DragonFly BSD, Plan 9, Solaris, Android, AIX. Также Go поддерживается набором компиляторов gcc, существует несколько независимых реализаций. Ведётся разработка второй версии языка. Язык Go разрабатывался как язык программирования для создания высокоэффективных программ, работающих на современных распределённых системах и многоядерных процессорах. Он может рассматриваться как попытка создать замену языкам Си и C++ с учётом изменившихся компьютерных технологий и накопленного опыта разработки крупных систем. По словам Роба Пайка, «Go был разработан для решения реальных проблем, возникающих при разработке программного обеспечения в Google». В качестве основных таких проблем он называет:

• медленную сборку программ;
• неконтролируемые зависимости;
• использование разными программистами разных подмножеств языка;
• затруднения с пониманием программ, вызванные неудобочитаемостью кода, плохим документированием и так далее;
• дублирование разработок;
• высокую стоимость обновлений;
• несинхронные обновления при дублировании кода;
• сложность разработки инструментария;
• проблемы межъязыкового взаимодействия.

Основными требованиями к языку стали:

• Ортогональность. Язык должен предоставлять небольшое число средств, не повторяющих функциональность друг друга.
• Простая и регулярная грамматика. Минимум ключевых слов, простая, легко разбираемая грамматическая структура, легко читаемый код.
• Простая работа с типами. Типизация должна обеспечивать безопасность, но не превращаться в бюрократию, лишь увеличивающую код. Отказ от иерархии типов, но с сохранением объектно-ориентированных возможностей.
• Отсутствие неявных преобразований.
• Сборка мусора.
• Встроенные средства распараллеливания, простые и эффективные.
• Поддержка строк, ассоциативных массивов и коммуникационных каналов.
• Чёткое разделение интерфейса и реализации.
• Эффективная система пакетов с явным указанием зависимостей, обеспечивающая быструю сборку.

Go создавался в расчёте на то, что программы на нём будут транслироваться в объектный код и исполняться непосредственно, не требуя виртуальной машины, поэтому одним из критериев выбора архитектурных решений была возможность обеспечить быструю компиляцию в эффективный объектный код и отсутствие чрезмерных требований к динамической поддержке.

В результате получился язык, «который не стал прорывом, но тем не менее явился отличным инструментом для разработки крупных программных проектов». Хотя для Go доступен и интерпретатор, практически в нём нет большой потребности, так как скорость компиляции достаточно высока для обеспечения интерактивной разработки.

JavaScript - мультипарадигменный язык программирования. Поддерживает объектно-ориентированный, императивный и функциональный стили. Является реализацией стандарта ECMAScript (стандарт ECMA-262).

JavaScript обычно используется как встраиваемый язык для программного доступа к объектам приложений. Наиболее широкое применение находит в браузерах как язык сценариев для придания интерактивности веб-страницам. Основные архитектурные черты: динамическая типизация, слабая типизация, автоматическое управление памятью, прототипное программирование, функции как объекты первого класса.

На JavaScript оказали влияние многие языки, при разработке была цель сделать язык похожим на Java, но при этом лёгким для использования непрограммистами. Языком JavaScript не владеет какая-либо компания или организация, что отличает его от ряда языков программирования, используемых в веб-разработке.

Название «JavaScript» является зарегистрированным товарным знаком корпорации Oracle в США.

JavaScript является объектно-ориентированным языком, но используемое в языке прототипирование обуславливает отличия в работе с объектами по сравнению с традиционными класс-ориентированными языками. Кроме того, JavaScript имеет ряд свойств, присущих функциональным языкам - функции как объекты первого класса, объекты как списки, карринг, анонимные функции, замыкания - что придаёт языку дополнительную гибкость.

Несмотря на схожий с Си синтаксис, JavaScript по сравнению с языком Си имеет коренные отличия:

• Объекты с возможностью интроспекции
• Функции как объекты первого класса
• Автоматическое приведение типов
• Автоматическая сборка мусора
• Анонимные функции

В языке отсутствуют такие полезные вещи, как:

• стандартная библиотека: в частности, отсутствует интерфейс программирования приложений по работе с файловой системой, управлению потоками ввода-вывода, базовых типов для бинарных данных;
• стандартные интерфейсы к веб-серверам и базам данных;
• система управления пакетами, которая бы отслеживала зависимости и автоматически устанавливала их.

TypeScript — язык программирования, представленный Microsoft в 2012 году и позиционируемый как средство разработки веб-приложений, расширяющее возможности JavaScript. Разработчиком языка TypeScript является Андерс Хейлсберг (англ. Anders Hejlsberg), создавший ранее Turbo Pascal, Delphi и C#.

Спецификации языка открыты и опубликованы в рамках соглашения Open Web Foundation Specification Agreement (OWFa 1.0).

TypeScript является обратно совместимым с JavaScript и компилируется в последний. Фактически, после компиляции программу на TypeScript можно выполнять в любом современном браузере или использовать совместно с серверной платформой Node.js. Код экспериментального компилятора, транслирующего TypeScript в JavaScript, распространяется под лицензией Apache. Его разработка ведётся в публичном репозитории через сервис GitHub.

TypeScript отличается от JavaScript возможностью явного статического назначения типов, поддержкой использования полноценных классов (как в традиционных объектно-ориентированных языках), а также поддержкой подключения модулей, что призвано повысить скорость разработки, облегчить читаемость, рефакторинг и повторное использование кода, помочь осуществлять поиск ошибок на этапе разработки и компиляции, и, возможно, ускорить выполнение программ. Планируется, что в силу полной обратной совместимости адаптация существующих приложений на новый язык программирования может происходить поэтапно, путём постепенного определения типов. На момент релиза представлены файлы для восприятия расширенного синтаксиса TypeScript для Vim и Emacs, а также плагин для Microsoft Visual Studio. Одновременно с выходом спецификации разработчики подготовили файлы с декларациями статических типов для некоторых популярных JavaScript-библиотек, среди которых jQuery.

Python - высокоуровневый язык программирования общего назначения, ориентированный на повышение производительности разработчика и читаемости кода. Синтаксис ядра Python минималистичен. В то же время стандартная библиотека включает большой объём полезных функций. Python поддерживает структурное, объектно-ориентированное, функциональное, императивное и аспектно-ориентированное программирование. Основные архитектурные черты — динамическая типизация, автоматическое управление памятью, полная интроспекция, механизм обработки исключений, поддержка многопоточных вычислений, высокоуровневые структуры данных. Поддерживается разбиение программ на модули, которые, в свою очередь, могут объединяться в пакеты.

Эталонной реализацией Python является интерпретатор CPython, поддерживающий большинство активно используемых платформ. Он распространяется под свободной лицензией Python Software Foundation License, позволяющей использовать его без ограничений в любых приложениях, включая проприетарные. Есть реализация интерпретатора для JVM с возможностью компиляции, CLR, LLVM, другие независимые реализации. Проект PyPy использует JIT-компиляцию, которая значительно увеличивает скорость выполнения Python-программ.

Python - активно развивающийся язык программирования, новые версии с добавлением/изменением языковых свойств выходят примерно раз в два с половиной года. Язык не подвергался официальной стандартизации, роль стандарта де-факто выполняет CPython, разрабатываемый под контролем автора языка. В настоящий момент Python занимает третье место в рейтинге TIOBE с показателем 8,5 %. Аналитики отмечают, что это самый высокий балл Python за все время его присутствия в рейтинге.

Java - строго типизированный объектно-ориентированный язык программирования, разработанный компанией Sun Microsystems (в последующем приобретённой компанией Oracle). Разработка ведётся сообществом, организованным через Java Community Process, язык и основные реализующие его технологии распространяются по лицензии GPL. Права на торговую марку принадлежат корпорации Oracle.

Приложения Java обычно транслируются в специальный байт-код, поэтому они могут работать на любой компьютерной архитектуре, для которой существует реализация виртуальной Java-машины. Дата официального выпуска - 23 мая 1995 года. На 2019 год Java - один из самых популярных языков программирования. Программы на Java транслируются в байт-код Java, выполняемый виртуальной машиной Java (JVM) - программой, обрабатывающей байтовый код и передающей инструкции оборудованию как интерпретатор.

Достоинством подобного способа выполнения программ является полная независимость байт-кода от операционной системы и оборудования, что позволяет выполнять Java-приложения на любом устройстве, для которого существует соответствующая виртуальная машина. Другой важной особенностью технологии Java является гибкая система безопасности, в рамках которой исполнение программы полностью контролируется виртуальной машиной. Любые операции, которые превышают установленные полномочия программы (например, попытка несанкционированного доступа к данным или соединения с другим компьютером), вызывают немедленное прерывание.

Часто к недостаткам концепции виртуальной машины относят снижение производительности. Ряд усовершенствований несколько увеличил скорость выполнения программ на Java:

• применение технологии трансляции байт-кода в машинный код непосредственно во время работы программы (JIT-технология) с возможностью сохранения версий класса в машинном коде,
• обширное использование платформенно-ориентированного кода (native-код) в стандартных библиотеках,
• аппаратные средства, обеспечивающие ускоренную обработку байт-кода (например, технология Jazelle, поддерживаемая некоторыми процессорами архитектуры ARM).

По данным сайта shootout.alioth.debian.org, для семи разных задач время выполнения на Java составляет в среднем в полтора-два раза больше, чем для C/C++, в некоторых случаях Java быстрее, а в отдельных случаях в 7 раз медленнее. С другой стороны, для большинства из них потребление памяти Java-машиной было в 10 - 30 раз больше, чем программой на C/C++. Также примечательно исследование, проведённое компанией Google, согласно которому отмечается существенно более низкая производительность и бо́льшее потребление памяти в тестовых примерах на Java в сравнении с аналогичными программами на C++.

Идеи, заложенные в концепцию и различные реализации среды виртуальной машины Java, вдохновили множество энтузиастов на расширение перечня языков, которые могли бы быть использованы для создания программ, исполняемых на виртуальной машине. Эти идеи нашли также выражение в спецификации общеязыковой инфраструктуры CLI, заложенной в основу платформы .NET компанией Microsoft.

PHP - скриптовый язык общего назначения, интенсивно применяемый для разработки веб-приложений. В настоящее время поддерживается подавляющим большинством хостинг-провайдеров и является одним из лидеров среди языков, применяющихся для создания динамических веб-сайтов.