Файл: Обзор языков программирования высокого уровня (ОСОБЕННОСТИ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ).pdf

Недостатком данной парадигмы является отсутствие присваиваний и их замены на порождение новых данных, что явным или неявным образом приводит к необходимости контроля над выделением и очисткой памяти [5].

Выводы по главе 1

В данном разделе был проведен анализ особенностей объектно-ориентированных языков программирования. Рассмотрены и описаны основные положения согласно тематике работы, описаны основополагающие термины и понятия. Описаны результаты обзора существующих парадигм реализации программного обеспечения на базе современных объектно-ориентированных языков. В разделе приведены 2 иллюстрации схематического отображения рассмотренных положений и материалов.

ГЛАВА 2 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР РЯДА ПОПУЛЯРНЫХ ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

• 1. 2.1. Высокоуровневый язык программирования Java

Современный язык программирования Java является мощной основой для различных типов сетевых приложений и глобальным стандартом для разработки мобильных приложений и веб-контента.

Также, широко данный язік применяется в рамках корпоративного сегмента программного обеспечения.

В настоящее время в мире насчитывается около 9 миллионов специалистов-разработчиков, которые создают программные приложения на данном языке.

Одна из особенностей концепции виртуальной машины Java заключается в том, что ошибки не приводят к полному краху работы приложения.

Также, в настоящее время существуют эффективные инструменты, которые интегрируются в среду исполнения и каждый раз, в случае происшествия определенных исключительных ситуаций, происходит запись информации из памяти для осуществления корректной и последовательной отладки программы [9].

Данные инструменты автоматизированной обработки исключений предоставляют основную информацию об исключениях в программах на Java.

Сбор мусора разрешен в любое время. Как правило, сборка мусора происходит во время бездействия программы, данный процесс автоматически форсируется при недостатке свободной памяти в куче для размещения нового объекта, что может приводить к нескольким секундам зависания приложения.

---

Поэтому существуют реализации виртуальной машины Java со сборщиком мусора специально созданным для программирования систем реального времени.

Существует несколько сред разработки программного обеспечения на языке Java, таких как: NetBeans, Eclipse, IntelliJ IDEA, JDeveloper, BluеJ и некоторые другие [11].

Согласно статистике[21]:

1. Java в той или иной мере используется на 97% корпоративных настольных ПК.
2. Java используется на 89% настольных программных станциях в соединенных штатах Америки.
3. Среди разработчиков программного обеспечения данный язык является наиболее популярным.
4. Java имплементирован и поддерживается на более чем 3 миллиардах мобильных телефонов и смартфонов.
5. Java используется в качестве основы при создании прикладных пакектов приложений для современных ТВ-устройств.

При создании высокоуровневого языка разработки програм разработчиками Java закладывались такие цели [17]:

- синтаксис языка должен быть понятным и простым, с поддержкой парадигмы ООП;

- разработка исполняемых приложений должна осуществляться безотказно, т.е. надежность и производительность работы программных приложений должны быть высокой;

- должна быть обеспечена максимально возможная независимость от аппаратной и программной архитектуры;

- синтаксис язык должен быть гибким и динамичным, поддерживающим возможности быстрой интерпретации обеспечение механизмов мультизадачности.

Т.е, программное приложение, которое написано с использованием средств языка Java, должно обеспечивать корректное функционирование на любой, поддерживаемой вендором, системной платформе без особой необходимости добавления изменений в исходный код программы или его перекомпиляции [20].

Состав программы на языке Java приведен на рис.3.

Рисунок 3 – Состав программы на языке Java

Этого можно достичь путем компиляции исходного Java кода к виду байт-кода, который представляет собой упрощенные корректные машинные команды.

После чего программное приложение может быть использовано и запущено выполнить на любой платформе, имеющую в наличии установленную виртуальную машину, которая способна осуществлять оперативную интерпретацию байт-кода в исполняемый код [9].

• 1. 2.2. Высокоуровневый язык программирования C#

---

Данный язык изначально создавался с целью обеспечения компонентного программирования, поэтому в его ядро закладывались возможности повторной инициализации и интеграции разработанных программистов программных компонентов. Особенностями данного языка являются [10]:

• язык создавался параллельно с технологией .Net, что позволило разработчикам интегрировать все необходимые механизмы обеспечение функциональных взаимосвязей фреймворка, в том числе FCL и CLR;
• это полноценный объектно-ориентированным язык, причем даже примитивные типы данных языка представлены в качестве отдельных классов;
• поддержка механизмов наследования, инкапсуляции и полиморфизма;
• разработан на базе использования C и C ++, что позволило интегрировать наиболее функциональные возможности этих высокоуровневых языков программирования;
• с помощью поддержки ряда фреймворков, выступающих в виде некой надстройки над операционной системой пользователя, разработчики C# могут использовать механизмы создания и работы с виртуальной машиной, аналогично существующим технологиям языка Java. При этом существенно повышается эффективность и используемость программного кода. Это связано с тем, что исполнительная среда CLR позволяет обеспечить работу компилятора промежуточного уровня, что является более эффективным по сравнению с интерпретатором байт-кода в Java Virtual Machine.

При разработке языка C#, его создатели основывались на существующих преимуществах других языков, такиз как C++, C, Java. В результате работы по созданию данного языка программирования высокого уровня получился удобный и гибкий язык, который по функциональным возможностям практически не уступает языку С++, однако существенно существенно повышает эффективность и скорость разработки программ [13].

В качестве среды разработки для языка С# чаще всего применяется IDE Visual Studio. Данна среда разработки включает в себя гибкий и современный редактор исходного программного кода, интегрируя поддержку технологии IntelliSense, а также средства оперативного профилирования и рефакторинга кода. Имеющийся в среде разработки отладчик способен функционировать в качестве отладчика на уровне исходного программного кода, а также имеются возможности его использования в качестве отладчика на машинном уровне. К другим встроенным средствам и инструментам среды следует отнести интуитивно понятный редактор форм, который способствует ускорению процесса создания и конфигурирования компонентов графического интерфейса программного приложения, дизайнеры классов, объектов и схем баз даннях [14].

---

В настоящее время весьма популярен среди разработчиков программного обеспечения (ПО) набор продуктов компании Microsoft, включающих, в частности, интегрированную среду разработки (IDE) программ - Microsoft Visual Studio. В настоящее время актуальной версией является MVS 2015.

Предлагаемые средства разработки ПО продукты позволяют оперативно и гибко разрабатывать различные типы приложений, в частности, согласно [10]:

• консольные приложения;
• приложения с графическим интерфейсом, на базе использования популярной среди разработчиков десктопных решений технологии Windows Forms;
• веб-сайты, на базе использования ASP.net.

Состав основных компонентов проекта на языке C# в Visual Studio приведена на рис. 4.

Рисунок 4 - Состав основных компонентов проекта на языке C# в Visual Studio

IDE Visual Studio включает в себя гибкий и современный редактор исходного программного кода, интегрируя поддержку технологии IntelliSense, а также средства оперативного профилирования и рефакторинга кода. Имеющийся в среде разработки отладчик способен функционировать в качестве отладчика на уровне исходного программного кода, а также имеются возможности его использования в качестве отладчика на машинном уровне. К другим встроенным средствам и инструментам среды следует отнести интуитивно понятный редактор форм, который способствует ускорению процесса создания и конфигурирования компонентов графического интерфейса программного приложения, дизайнеры классов, объектов и схем баз данных [14].

IDE Visual Studio, также, позволяет разрабатывать и интегрировать в проект сторонние плагины и функциональные расширения, которые обеспечивают новые возможности разработки приложений на различных уровнях. В частности, широко используются плагины добавления функций использования современных систем контроля версий (Subversion, Git), интеграции новых пакетов инструментов для визуального редактирования проектирования кода на UML-языке, создания диаграмм сценариев использования, разработки алгоритмов [19].

• 1. 2.3. Высокоуровневый язык программирования Python

Python это современный объектно-ориентированный язык с поддержкой динамической типизации, автоматического процесса управления памятью, высокоуровневых гибких структур данных (словари, кортежи, списки). Python поддерживает создание классов, связи модулей, гибкую и удобную обработку исключительных ситуаций и многопоточные методы вычислений. Кроме ООП данный язык структурное, функциональное и аспектно-ориентированное программирование [8].

---

Основной реализацией языка является интерпретатор CPython, который поддерживает значительное число актуальных операционных платформ. Данный инструмент распространяется под свободной лицензией, это обеспечивает его применение без ограничений в любых, даже пропиетарных, приложениях. Разработаны версии интерпретаторов для JVM, MSIL и ряда других.

Python позволяет определять тип переменной на этапе исполнения программы. В связи с этим вместо присваивания переменной определенного значения более корректным является использование фразы «связывания определенного значения с конкретным именем». В языке поддерживаются такие встроенные типы данных как: бинарный, строковый, Unicode, целочисленный с произвольно заданной степень точности, число с плавающей запятой, и ряд других. Из современных коллекций язык обладает поддержкой таких встроенных структур как: список, словарь, кортеж (модифицируемый список), множество и др. Следует отметить, что все значения, также как и в Ruby, являются объектами, причем это характерно и для функций, модулей, методов и классов [15].

Добавить в программный код новый тип можно путем написания нового класса или определения нового типа в специальном модуле расширения, который может быть разработан на другом языке. Система классов поддерживает полноценные механизмы множественного и единичного наследования, а также функции метапрограммирования. Возможным, также является прямое наследование от подавляющего большинства встроенных типов расширений [16].

Структура проекта Python в среде разработки PyCharm приведена на рис.5.

Рисунок 5 – Пример структуры языка программирования Python [19]

Все объекты в Python подразделяются на атомарные и ссылочные. К первым относятся int, long, complex.

При присвоении подобного рода объектов происходит копирование их значений, а в ссылочных объектах осуществляется копирование лишь указателя на объект, поэтому обе переменные после выполнения операции присваивания используют одинаковое значение.

Строки и кортежи, относящиеся к встроенным коллекциям, являются не изменяемыми, а словари и списки – переменными, их можно модифицировать динамически. Поэтому кортежи в данном языке работают существенно быстрее чем списки.

Преимущества языка следующие [18].

1. Интерпретируемость. Это позволяет существенно упростить и облегчить отладку программ, однако при этом теряется скорость выполнения приложения.

2. Динамическая типизация. Это повышает общую скорость разработки кода.

---