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

- аппаратные средства, которые обеспечивают ускоренную обработку байт-кода (например, технология Jazelle, которая поддерживается некоторыми процессорами фирмы ARM) [8].

По данным сайта shootout.alioth.debian.org, для 7 разных задач время выполнения на Java составляет в среднем в 1,5-2 раза больше, чем для C/C++, а в некоторых случаях Java даже 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 большее потребление памяти в тестовых примерах на Java в сравнении с аналогичными программами на C++.

Идеи, которые лежат в основе концепции и различных реализациях среды виртуальной машины Java, дали вдохновение для множества энтузиастов на расширение перечня языков, которые можно было бы использовать для создания программ, которые исполняли на виртуальной машине. Эти идеи нашли также выражение в спецификации общеязыковой инфраструктуры CLI, заложенной в основу платформы.NET компанией Microsoft [10].

Основные возможности:

- автоматическое управление памятью;

- расширенные возможности обработки исключительных ситуаций;

- богатый набор средств фильтрации ввода/вывода;

- набор стандартных коллекций, таких как массив, список, стек и т. п.;

- наличие простых средств создания сетевых приложений (в том числе с использованием протокола RMI);

- наличие классов, позволяющих выполнять HTTP-запросы и обрабатывать ответы;

- встроенные в язык средства создания многопоточных приложений;

- унифицированный доступ к базам данных:

- на уровне отдельных SQL-запросов - на основе JDBC, SQLJ;

- на уровне концепции объектов, обладающих способностью к хранению в базе данных - на основе Java Data Objects и Java Persistence API;

- поддержка шаблонов (начиная с версии 1.5);

- параллельное выполнение программ.

2.2 История развития языка программирования Java

В этой статье кратко изложена история развития языка Java. В основу этого ма­териала положены различные опубликованные первоисточники (в частности, интер­вью с создателями языка Java в июльском выпуске электронного журнала SunWorld за 1995 г.).

История Java восходит к 1991 году, когда группа инженеров из компании Sun Microsystems под руководством Патрика Нотона (Patrick Naughton) и члена совета директоров (и разностороннего специалиста) Джеймса Гослинга (James Gosling) заня­лась разработкой языка, который можно было бы использовать для программирова­ния бытовых устройств, например, контроллеров для переключения каналов кабель­ного телевидения. Подобные устройства не обладают большими вычислительными мощностями и объемом оперативной памяти, и поэтому новый язык должен был быть простым и способным генерировать очень компактный код. Кроме того, разные производители могут выбирать разные процессоры для контроллеров, и поэтому было очень важно не привязываться к конкретной их архитектуре. Проект создания нового языка получил кодовое название "Green".

---

Стремясь получить компактный и независимый от платформы код, разработчики нового языка возродили модель, использовавшуюся при реализации первых версий языка Pascal на заре эры персональных компьютеров. Никлаус Вирт, создатель язы­ка Pascal, в свое время разработал переносимый язык, генерирующий промежуточ­ный код для некоей гипотетической машины. Такие машины называются виртуаль­ными, отсюда термин — виртуальная машина ]ava (JVM). Этот промежуточный код можно выполнять на любой машине, имеющей соответствующий интерпретатор. Инженеры, работавшие над проектом "Green", также использовали виртуальную ма­шину, что решило основную проблему переносимости кода.

Большинство сотрудников компании Sun Microsystems имели опыт работы с опе­рационной системой Unix, поэтому в основу разрабатываемого ими языка был по­ложен язык C++, а не Pascal. В частности, они сделали язык объектно-, а не проце­дурно-ориентированным. Как сказал Гослинг в своем интервью: "Язык — это всегда средство, а не цель". Сначала Гослинг решил назвать его Oak (Дуб). (Возможно пото­му, что он любил смотреть на дуб, росший прямо под окнами его рабочего кабинета в компании Sim Microsystems.) Затем сотрудники компании узнали, что слово "Oak" уже используется в качестве имени ранее созданного языка программирования, и из­менили название на Java. Этот выбор был сделан по наитию.

В 1992 г. в рамках проекта "Green" была выпущена первая продукция под на­званием "*7". Это было устройство интеллектуального дистанционного управления. (Умещаясь в корпусе 6x4x4 дюйма, оно имело мощность рабочей станции SPARC.) К сожалению, ни одна из компаний-производителей электронной техники не заин­тересовалась этой разработкой. Затем группа стала заниматься созданием устройства для кабельного телевидения, которое могло бы осуществлять новые виды услуг, на­пример, включать видеосистему по требованию. И снова они не получили ни одного контракта. Примечательно, что одной из компаний, согласившихся все-таки с ними сотрудничать, руководил Джим Кларк (Jim Clark) — основатель компании Netscape, впоследствии сделавшей очень много для развития языка Java.

Весь 1993 год и половину 1994 года продолжались безрезультатные поиски поку­пателей продукции, разработанной в рамках проекта "Green", получившего новое на­звание — "First Person, Inc.". Патрик Нотой, один из основателей группы, в основном занимавшийся маркетингом, налетал в общей сложности более 300 тысяч миль, пы­таясь продать разработанную технологию. Работа над проектом "First Person, Inc." была прекращена в 1994 г.

---

Тем временем в рамках Интернета начала развиваться система под названием World Wide Web (Всемирная паутина). Ключевым элементом этой системы явля­ется браузер, превращающий гипертекстовые данные в изображение на экране. В 1994 году большинство пользователей применяли некоммерческий веб-браузер Mosaic, разработанный в суперкомпьютерном центре университета штата Иллинойс в 1993 г. Частично этот браузер был написан Марком Андреессеном (Mark Andreessen), подрядившимся работать за 6,85 доллара в час. В то время Марк заканчивал универ­ситет, и браузер был его дипломной работой. (Затем он достиг известности и успеха как один из основателей и ведущих специалистов компании Netscape.)

В своем интервью журналу Sun World Гослинг сказал, что в середине 1994 г. раз­работчики нового языка поняли: "Нам нужно создать высококачественный браузер. Такой браузер должен представлять собой приложение, соответствующее технологии "клиент-сервер", в которой жизненно важным является именно то, что мы сделали: архитектурная независимость, выполнение в реальном времени, надежность, безопас­ность — вопросы, которые были не так уж важны для рабочих станций. И мы созда­ли такой браузер".

Сам браузер был разработан Патриком Йотоном и Джонатаном Пэйном (Johnatan Payne). Позднее он был доработан и получил имя Hotjava. Чтобы продемонстрировать все возможности Java, браузер был написан на этом языке. Но разработчики не забы­вали о таких средствах, которые теперь называются аплетами, наделив свой продукт способностью выполнять код на веб-страницах. Программный продукт, подтверждав­ший действенность новой технологии, был представлен 23 мая 1995 года на выставке SunWorld '95 и вызвал всеобщий интерес к Java, сохраняющийся и по сей день.

Компания Sun Microsystems выпустила первую версию Java в начале 1996 г. Пользователи быстро поняли, что версия Java 1.0 не подходит для разработки серьез­ных приложений. Конечно, эту версию можно применять для реализации визуаль­ных эффектов на веб-страницах, например, написать аплет, выводящий на страницу случайно "прыгающий" текст, но версия Java 1.0 была еще сырой. В ней даже отсут­ствовали средства вывода на печать. Грубо говоря, версия Java 1.0 еще не была готова. В следующей версии, Java 1.1, были устранены наиболее очевидные недостатки, улуч­шены средства рефлексии и реализована новая модель событий для программирова­ния ГПИ. Но несмотря на это, ее возможности были все еще ограничены.

Выпуск версии Java 1.2 стал основной новостью на конференции JavaOne в 1998 г. В новой версии слабые средства для создания графического пользовательского ин­терфейса и графических приложений были заменены мощным инструментарием. Это был шаг вперед, к реализации лозунга "Write Once, Run Anywhere" ("Однажды написано — везде выполняется"), выдвинутого при разработке предыдущих вер­сий. В декабре 1998 года через три дня (!) после выхода в свет название новой версии было изменено на громоздкое Java 2 Standard Edition Software Development Kit Version 1.2 (Стандартная редакция набора инструментальных средств для разработки программ­ного обеспечения на Java 2, версия 1.2).

---

Кроме Standard Edition, были предложены еще два варианта: Micro Edition ("микроредакция") для портативных устройств, например для мобильных телефо­нов, и Enterprise Edition (редакция для корпоративных приложений).

Версии 1.3 и 1.4 набора инструментальных средств Standard Edition являются ре­зультатами поэтапного усовершенствования первоначально выпущенной версии Java 2. Они обладают новыми возможностями, повышенной производительностью и, разумеется, содержат много меньше ошибок. В процессе развития Java многие взгля­ды на аплеты и клиентские приложения были пересмотрены. В частности, оказалось, что на Java удобно разрабатывать высококачественные серверные приложения.

В версии 5.0 язык Java подвергся наиболее существенной модификации с момента выпуска версии 1.1. (Первоначально версия 5.0 имела номер 1.5, но на конференции JavaOne в 2004 г. была принята новая нумерация версий.) После многолетних иссле­дований были добавлены обобщенные типы (которые приблизительно соответствуют шаблонам C++), хотя при этом не были выдвинуты требования модификации вир­туальной машины. Ряд других языковых элементов, например, циклы в стиле for each, автоупаковка и метаданные, были явно "навеяны" языком С#.

Версия 6 (без суффикса .0) была выпущена в конце 2006 г. Опять же сам язык не претерпел существенных изменений, но были внесены усовершенствования, связан­ные с производительностью, а также произведены расширения библиотек.

По мере того как в центрах обработки данных все чаще стали применяться аппа­ратные средства широкого потребления вместо специализированных серверов, для компании Sun Microsystems наступили тяжелые времена, и в конечном итоге она была приобретена компанией Oracle в 2009 г. Разработка последующих версий Java приостановилась на долгое время. И только в 2011 году компания Oracle выпустила новую версию Java 7 с простыми усовершенствованиями. А более серьезные измене­ния было решено отложить до версии Java 8, выпуск которой ожидается в 2013 г.

В табл. 2.2 сведены данные об этапах развития языка и библиотек Java. Как видите, размеры прикладного программного интерфейса API значительно увеличились.

Таблица 2.2. Этапы развития языка Java

Версия	Год выпуска	Новые языковые средства	Количество классов и интерфейсов
1.0	1996	Выпуск самого языка	211
1.1	1997	Внутренние классы	477
1.2	1998	Отсутствуют	1524
1.3	2000	Отсутствуют	1840
1.4	2002	Утверждения	2723
5.0	2004	Обобщенные классы, цикл в стиле for each, автоупаковка, аргументы переменной длины, метаданные, перечисления, статический импорт	3279
6	2006	Отсутствуют	3793
7	2011	Оператор switch со строковыми метками ветвей, ромбовидный оператор, двоичные литералы, усовершенствованная обработка исключений	4024
8	2014	Лямбда-выражения, библиотеки потоков и даты/времени, интерфейсы с методами по умолчанию	4240
9	2017	Литералы в коллекциях, оператор Элвиса, Class Optional, Streams, IO, Regrexp, обработка процессов ProcessHandle	более 4500

---

В 2018 году коренным образом изменилась парадигма разработки и выпуска релизов Java.

Таким образом, язык программирования Java был создан по требованию нового времени на запросы программистов для решения возникших вопросов, не решаемых другими языками программирования.

3. Сравнение языков программирования Си (С++) и Java

Как и Java, C# изначально предназначался для веб-разработки, и примерно 75% его синтаксических возможностей аналогичны языку программирования Java. Его также называют «очищенной версией Java». 10% позаимствовано из C++, а 5% – из Visual Basic. И около 10% C# – это реализация собственных идей разработчиков.

Несмотря на весьма существенные различия между компонентной объектной моделью COM (основного стандарта Microsoft для компонентного проектирования и реализации программного обеспечения) и моделью Java, языки программирования имеет довольно много общего [5-6].

Единая среда выполнения программ основана на использовании промежуточного языка IL (Intermediate Language — промежуточный язык), исполняющего почти ту же роль, что и байт-код виртуальной машины Java. Используемые в рамках технологии .NET компиляторы с различных языков транслируют программы в IL-код. Так же, как и байт-код Java, IL-код представляет собой команды гипотетической стековой вычислительной машины. Но есть и разница в устройстве и использовании IL.

Во-первых, в отличие от JVM, IL не привязан к одному языку программирования. В составе, предварительных версий Microsoft.NET имеются компиляторы языков Си++, Си#, Visual Basic. Независимые разработчики могут добавлять другие языки, создавая свои компиляторы в IL-код.

Во-вторых, IL предназначен не для программной интерпретации, а для последующей компиляции в машинный код. Это позволяет достичь существенно большего быстродействия программ. Содержащие IL-код файлы несут достаточно информации для работы оптимизирующего компилятора.

Кик Рэдек из Microsoft считает С# более сложным языком, чем Java. По его мнению, «язык Java был построен таким образом, чтобы уберечь разработчика от выстрела в собственную ногу» (англ. «Java was built to keep a developer from shooting himself in the foot»), а «С# был построен так, чтобы дать разработчику пистолет, но оставить его на предохранителе» (англ. «C# was built to give the developer a gun but leave the safety turned on»).

Версии

Работа над C# началась в декабре 1998 года. Проект получил кодовое название COOL (C-style Object Oriented Language) [4].

---