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

Введение

Язык программирования — формальный язык, предназначенный для записи компьютерных программ. Язык программирования заранее определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, в той или иной степени строгости определяющих внешний вид программы или действия, которые реализует исполнитель (чаще всего – ЭВМ). Со времен зарождения программирования создано более 8000 различных языков и с каждым годом по мере роста числа и разнообразия задач, появляющихся перед программистами, их становится все больше [1].

Идея языка программирования появилась так же давно, как и универсальные вычислительные машины – на рубеже 40-50 годов. Уже на первых шагах их эксплуатации выяснились недостатки использования машинного кода, определились методы устранения или уменьшения этих недостатков: использование библиотек стандартных подпрограмм, имен вместо адресов, предварительного распределения памяти и т.д. Программы для первых ЭВМ программисты писали на языках машинных команд. Это очень трудоемкий и длительный процесс. Проходило значительное время между началом составления программы и началом ее использования. Решить эту проблему можно было лишь путем создания средств автоматизации программирования. Изначально программист записывал решаемую задачу в виде математических формул, преобразовывал формулы в двухбуквенные коды. В дальнейшем специальная программа переводила эти коды в двоичный машинный код [1].

Область применения ЭВМ расширялась, расширялся и круг пользователей, обосновывая необходимость приближения машинного языка к разговорному. Новый язык позволил программировать на языке, близком к обычному английскому.

В последнее время одним из основных направлений в развитии программного обеспечения компьютера стал объектно-ориентированный подход. В 1985 году лаборатория Bell Labs (США) сообщила о создании языка программирования C++ (СИ++). Этот язык является сегодня наиболее популярным среди языков объектно-ориентированного программирования. С его помощью возможно создание программных приложений, ориентированных на любые машины – от персональных до суперкомпьютеров. Создателем языка является Бьорн Страуструп.

Представителем языков объектно-ориентированного программирования является и язык JAVA, созданный в 1995 году под руководством Джеймса Гослинга группой инженеров компании Sun Microsystems. При его разработке была поставлена цель - создать простой язык, не требующий специального изучения. Язык JAVA был разработан так, чтобы быть максимально похожим на C++. JAVA является идеальным инструментом при создании приложений для Интернета.

За последние два десятилетия множество языков программирования вышло в свет. Однако не все они одинаково хорошо прижились в мире разработки ПО. Компания TIOBE опубликовала рейтинг популярности языков программирования за 2019 год. Индекс популярности TIOBE не пытается найти самый лучший язык программирования по самому большому количеству написанных строк кода, а строит свои доводы по изменению интереса к языкам, на основе анализа статистики поисковых запросов в таких системах, как Google, Google Blogs, Yahoo!, Wikipedia, MSN, YouTube, Bing, Amazon и Baidu [3].

Согласно данному рейтингу, лидерами среди языков программирования остаются Java, C, Python и C++.

Данная работа посвящена истории создания и развития Java и C++, а также изменениям, которые претерпевали языки программирования в ходе движения технологического прогресса.

1. Язык программирования JAVA

1.1 История возникновения и развития

Истоками появления история языка программирования Java восходит к 1991 году, когда группа инженеров из компании Sun Microsystems под руководством Патрика Нотона (Patrick Naughton) и члена Совета директоров (и разностороннего компьютерного «гения») Джеймса Гослинга (James Gosling) занялась разработкой компактного языка, который подходил бы для программирования бытовых устройств, например, контроллеров для переключения каналов кабельного телевидения (cable TV switchboxes). Ввиду того, что такие устройства не потребляют много энергии и имеют небольшие микросхемы памяти, главное требование к языку было продиктовано условием компактности для того, чтобы он мог бы генерировать очень малообъемные программы. Кроме того, поскольку разные производители могут выбирать разные центральные процессоры (Central Processor Unit – CPU), было важно не завязнуть в какой-то одной архитектуре компьютеров. Проект получил кодовое название "Green Project".

До появления языка Java программистам приходилось выбирать между языками, обеспечивающие только узкий спектр возможностей. Одни из первых языков программирования BASIC, COBOL и FORTRAN были созданы без учета принципов структурирования. Структурированный язык Pascal не был предназначен для написания разнообразных программ. Язык С++ частично решал эти проблемы. Но критическое неудобство применения С и С++ состоит в том, что написанные на них программы должны быть скомпилированы для конкретной платформы.

В поисках решения этих проблем, Джеймс Гослинг и другие разработчики начали работу над переносимым языком, не зависящим от конкретной платформы. Исходный код, написанный на таком языке, должен был выполняться на разнотипных процессорах и в различных операционных системах. И в итоге их усилия привели к созданию первого в мире кроссплатформенного языка под названием Java.

Платформа и язык Java начинались как внутренний проект в Sun Microsystems в декабре 1990 года, потенциально обеспечивая альтернативу языкам программирования C и C++. В разработке и развитии нового языка приняли участие многие другие специалисты: Билл Джой (Bill Joy), Артур ван Хофф (Arthur van Hoff), Джонатан Пэйн (Jonathan Payne), Франк Йеллин (Frank Yellin) и Тим Линдхольм (Тlm Lindholm), которые внесли основной вклад в развитие исходного прототипа Javа.

Изначально команда рассматривала вариант с использованием модифицированного языка C++ как исходника, но отклонила его по следующим причинам: требовательность к объемам памяти и высокая сложность. Отсутствие в С++ сборки мусора означало, что программистам приходилось вручную управлять системной памятью, сложной и подверженной ошибкам задачей. Тем более, что они разрабатывали встроенную систему с ограниченными ресурсами. Наконец, они хотели получить платформу, перенос которой на любые типы устройств совершенно не является трудностью. И все-таки синтаксис Java во многом заимствован из C и C ++, а объектно-ориентированные функции смоделированы на основе языков С++, Smalltalk and Objective-C [4].

Стремясь изобрести небольшой, компактный и кроссплатформенный код, разработчики возродили модель, что использовалась при реализации первых версий языка Pascal на заре эры персональных компьютеров. Никлаус Вирт, создатель языка Pascal, в свое время разработал машинонезависимый язык, генерирующий промежуточный код для некоей гипотетической машины. Этот язык стал коммерческим продуктом под названием UCSD Pascal. (Такие гипотетические машины часто называются виртуальными – например, виртуальная машина языка Java, или JVM). Такой промежуточный код можно выполнять на любой машине, имеющей соответствующий интерпретатор. Инженеры, работавшие над проектом "Green", также использовали виртуальную машину, что позволило решить их основную проблему.

Однако 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». Разработкой нового языка вплотную занимался Джеймс Гослинг и изначально назвал его Оak (в переводе с английского Дуб). Рядом с офисом разработчика действительно рос дуб. Наверное, Джеймс, работая в офисе, поглядывал в окно и, видя крепкий дуб, излучающий здоровье и долголетие, решил назвать новый язык в честь зеленого дерева. В 1994 году язык Oak был переименован из-за того, что название «Oak» уже использовалось как торговая марка компании Oak Technology (американская корпорация, поставщик электронных компонентов). Oak был переименован в Java, в честь одного из популярных в то время брендов кофе, которое получило название одноименного острова Ява. Потому на официальной эмблеме изображена чашка с кофе с поднимающейся из нее струйкой пара. Существует и другая версия происхождения названия языка: она связана с шутливым намеком на кофе-машину, как пример бытового устройства, для программирования которых изначально язык и был задуман. К лету 1992 года команда смогла продемонстрировать части новой платформы, включая операционную систему Green OS, язык Oak, библиотеки и аппаратное обеспечение. В полноценном варианте Java 1.0 была окончательно выпущена в 1996 году.

Их первая попытка, продемонстрированная 3 сентября 1992 года, была сосредоточена на создании устройства PDA (Personal Digital Assistant, карманный компьютер) под названием «Star7», которое имело графический интерфейс и смарт-агента под названием «Duke» для помощи пользователю. Карманный компьютер Star7 был принципиально новым устройством, которое намного опередило своё время. Это было инновационное устройство для чрезвычайно интеллектуального дистанционного управления. Оно имело мощность рабочей станции SPARK, помещаясь в коробочке размером 6x4x4 дюйма. К сожалению, из-за высокой стоимости оно не смогло произвести переворот в мире технологии и постепенно было забыто. Возможно, в настоящее время именно оно вернулось к нам в виде умных андроид устройств.

Затем разработчики стали заниматься созданием устройства для кабельного телевидения, которое способно было бы осуществлять новые виды услуг, например, включать видеосистему по запросу. Вновь они не заключили ни одного контракта. (Забавно, что одной из компаний, отказавшихся подписать с ними контракт, руководил Джим Кларк (Jim Clark) – основатель компании Netscape, впоследствии сделавшей очень много полезного для успеха языка Java.)

Весь 1993 год и половину следующего года продолжались бесплодные поиски покупателей продукции, разработанной в рамках проекта "Green" (под новым названием "First Person, Inc."). (Патрик Нотон, один из основателей группы, впоследствии в основном занимавшийся маркетингом, налетал в общей сложности более 300 тысяч миль, пытаясь продать разработанную технологию.) Проект "First Person, Inc." был закрыт в 1994 году.

1.2 Эволюция и развитие Java

Тем временем в рамках Интернет разрасталась сеть World Wide Web. Ключом к этой сети является браузер, превращающий гипертекст в изображение на экране.

В 1994 году большинство людей пользовалось броузером Mosaic, некоммерческим Web-браузером, разработанным в суперкомпьютерном центре Университета штата Иллинойс (University of Illinois) в 1993 году. (Частично этот браузер был написан Марком Андреессеном (Mark Andreessen) за 6,85 доллара в час. В то время Марк заканчивал университет и браузер являлся его дипломной работой. Уже после он стал одним из основателей и главным программистом компании Netscape, и к нему пришли слава и богатство.)

В своем интервью журналу Sun World Гослинг сказал, что в середине 1994 года разработчики языка поняли: «Нам нужно создать действительно крутой браузер. Такой браузер должен представлять собой одно из немногих приложений модной клиент-серверной технологии, в которой жизненно важным было бы именно то, что мы сделали: архитектурная независимость, выполнение в реальном времени, надежность, безопасность – вопросы, не являвшиеся чрезвычайно важными для рабочих станций. И мы создали такой браузер».

На самом деле браузер был разработан Патриком Нотоном и Джонатаном Пэйном (Johnatan Payne). Позже он превратился в современный браузер HotJava. Этот браузер был создан с помощью языка Java, чтобы продемонстрировать всю его мощь. Однако разработчики не забывали о мощных средствах, которые теперь называются апплетами, наделив свой браузер способностью выполнять код внутри Web-страниц. «Демонстрация технологии» была представлена на выставке Sun World '95 23 мая 1995 года и вызвала всеобщее помешательство на почве успешных достижений поставленных целей языка Java, продолжающееся и до сих пор, в какой-то мере.

Компания Sun Microsystems выпустила первую версию языка Java в начале 1996 года. Через несколько месяцев после нее появилась версия Java 1.02. Люди быстро поняли, что версия Java 1.02 не подходит для разработки серьезных приложений. Конечно, эту версию можно применять для разработки Web-страниц с пляшущими человечками, однако в версии Java 1.02 ничего нельзя даже напечатать [5].

Если говорить откровенно – версия Java 1.02 была еще довольно сырой. Ее преемница, версия Java 1.1, заполнила большинство зияющих пробелов, в разы улучшив возможность отражения и добавив новую модель событий для программирования графического пользовательского интерфейса. Несмотря на всё это, она всё еще была достаточно ограниченной.