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

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,
широкое использование платформенно-ориентированного кода (native-код) в стандартных библиотеках,
аппаратные средства, обеспечивающие ускоренную обработку байт-кода (например, технология Jazelle, поддерживаемая некоторыми процессорами фирмы 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 большее 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.

JDK 1.0

Разработка Java началась в 1990 году, первая официальная версия — Java 1.0, — была выпущена только 21 января 1996 года. Кодовое имя Oak.

JDK 1.1

Вторая версия была выпущена 19 февраля 1997 года. Кодовое имя Oak.

Библиотека Accessibility.
Java 2D.
Поддержка технологии drag-and-drop.
Полная поддержка Unicode, включая поддержку ввода на японском, китайском и корейском языках.
Поддержка воспроизведения аудиофайлов нескольких популярных форматов.
Полная поддержка технологии CORBA.
JIT-компилятор, улучшенная производительность.
Усовершенствования инструментальных средств JDK, в том числе поддержка профилирования Java-программ.

J2SE 1.2

Дата выпуска 8 декабря 1998 года. Кодовое имя Playground. В данном случае встречается путаница. Выпускались книги, например, Beginning Java 2 by Ivor Horton (Mar 1999), фактически по J2SE 1.2 (бывшее название — Java 2). Вместе с тем по сей день такие книги публикуются, например: Х. М. Дейтел, П. Дж. Дейтел, С. И. Сантри. Технологии программирования на Java 2. Распределённые приложения (2011).

В то время, когда, как известно, Java 2 была исторически заменена следующими релизами, подобные названия книг дезориентируют в понимании, о какой же версии Java они написаны на самом деле. Если J2SE 1.2 принято считать за Java 2, а авторы книг за Java 2 принимают JDK 7, это приводит к полной путанице.

J2SE 1.3

Дата выпуска 8 мая 2000 года. Кодовое имя Kestrel.

J2SE 1.4

Дата выпуска 6 февраля 2002 года. Кодовое имя Merlin.

J2SE 5.0

Спецификация Java 5.0 была выпущена 30 сентября 2004 года, кодовое имя Tiger. C этой версии изменена официальная индексация, вместо Java 1.5 правильнее называть Java 5.0. Внутренняя же индексация Sun осталась прежней — 1.x. Минорные изменения теперь включаются без изменения индексации, для этого используется слово «Update» или буква «u», например, Java Development Kit 5.0 Update 22. Предполагается, что в обновления могут входить как исправления ошибок, так и небольшие добавления в API, JVM.

В данной версии разработчики внесли в язык целый ряд принципиальных дополнений:

Перечислимые типы (англ. enum). Ранее отсутствовавшие в Java типы оформлены по аналогии с C++, но при этом имеют ряд дополнительных возможностей.
Перечислимый тип является полноценным классом Java, то есть может иметь конструктор, поля, методы, в том числе скрытые и абстрактные.
Перечисление может реализовывать интерфейсы.
Для перечислений имеются встроенные методы, дающие возможность получения значений типа по имени, символьных значений, соответствующих именам, преобразования между номером и значением, проверки типа на то, что он является перечислимым.
Аннотации — возможность добавления в текст программы метаданных, не влияющих на выполнение кода, но допускающих использование для получения различных сведений о коде и его исполнении. Одновременно выпущен инструментарий для использования аннотированного кода. Одно из применений аннотаций — упрощение создания тестовых модулей для Java-кода.
Средства обобщённого программирования (англ. generics) — механизм, аналогичный Eiffel (позже также появились и в C#, принципиально отличаются от шаблонов C++), дающий возможность создавать классы и методы с полями и параметрами произвольного объектного типа. С использованием данного механизма реализованы новые версии коллекций стандартной библиотеки Java.
Методы с неопределённым числом параметров.
Autoboxing/Unboxing — автоматическое преобразование между скалярными типами Java и соответствующими типами-обёртками (например, между int — Integer). Наличие такой возможности сокращает код, поскольку исключает необходимость выполнения явных преобразований типов в очевидных случаях.
Разрешён импорт статических полей и методов.
В язык введён цикл по коллекции объектов (итератор, англ. foreach).
Было введено использование Javadoc-комментариев, которые используются для автоматического оформления документации по комментариям в исходном коде.

Java SE 6

Релиз версии состоялся 11 декабря 2006 года, кодовое имя Mustang. Изменена официальная индексация — вместо ожидаемой 6.0 версия значится как 6. Минорные изменения, как и в Java 5.0, вносятся в обычные обновления версии, например, Java Standard Edition Development Kit 6 Update 27. Внесены следующие изменения:

Коллекции — добавлены интерфейсы для организации очереди, работающей с двух сторон коллекции; организовывающие поиск по ближайшему соответствию; блокирующие себя во время ожидания элемента. Организованы новые классы, реализующие перечисленные интерфейсы.
Добавлена поддержка японского императорского календаря (наряду с уже существующими григорианским и буддийским календарями).
Доступны классы-потоки для чтения и передачи сжатых данных, с возможностью передачи их по сети. Сняты ограничения на количество файлов в архиве (ранее 64 Кб), длину названия файла (ранее 256 символов) и количество одновременно открытых файлов (ранее 2000 шт).
Организована система управления кэшем и добавлена поддержка параметра «no-cache» в HTTP-запросе.
JConsole, графический мониторинг JVM, стала официально поддерживаемой утилитой.
Java HTTP Server, позволяет создать полноценный HTTP сервер, с минимально необходимыми функциональными свойствами.
Повысилась скорость вычислений на 70 %, скорость операций ввода-вывода возросла в два раза.
Swing — улучшена работоспособность OpenGL и DirectX; обработка текста на LCD; добавлен GifWriter, для работы с файлами .gif.
Исправлено большое количество ошибок.

Java FX

Дата выпуска 8 октября 2013 года.

Java ME Embedded

Дата выпуска 10 октября 2013 года. Кодовое имя Micro Edition.

Java SE 7

Релиз версии состоялся 28 июля 2011 года, кодовое имя Dolphin. 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.
… (не закончено)

Java SE 8

Релиз версии состоялся 19 марта 2014 года. Кодовое имя Octopus.

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
… (не закончено)

Java SE 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.
Новый компилятор "Graal"
Сжатые строки
Java Microbenchmark Harness (JMH)
...(не закончено)

Классификация платформ Java

Внутри Java существует 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;

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

Java и Microsoft

Компанией Microsoft была разработана собственная реализация JVM (MSJVM[22]), включавшаяся в состав различных операционных систем, начиная с Windows 98 (также входила в Internet Explorer от версии 3 и выше, что позволяло использовать MSJVM (Microsoft java virtual machine) в ОС Windows 95 и Windows NT 4 после установки IE3+ на данные ОС).

MSJVM имела существенные отличия от Sun Java, во многом ломающие основополагающую концепцию переносимости программ между разными платформами:

отсутствие поддержки программного интерфейса вызова удаленных методов (RMI);
отсутствие поддержки технологии JNI;
наличие нестандартных расширений, таких, как средства интеграции Java и DCOM, работающих только на платформе Windows.

Тесная интеграция Java с DCOM и Win32 поставила под вопрос кроссплатформенную парадигму языка. Впоследствии это явилось поводом для судебных исков со стороны Sun Microsystems к Microsoft. Суд принял сторону компании Sun Microsystems. В конечном счете, между двумя компаниями была достигнута договорённость о возможности продления срока официальной поддержки пользователей нестандартной Microsoft JVM до конца 2007 года.

В 2005 году компанией Microsoft для платформы .NET был представлен Java-подобный язык J#, не соответствующий официальной спецификации языка Java и исключённый впоследствии из стандартного инструментария разработчика Microsoft Visual Studio, начиная с Visual Studio 2008.