История и краткий обзор языка Java

 

Задание для  курсового проекта: Разработать справочную систему по стандартным функциям Java.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

              

Содержание

Введение………………………………………………………………………….4

1. История и краткий обзор языка Java…………………………………………7
2. Описание функций, методов, классов, используемых в программе………11
3. Описание контрольного примера: инструкция пользователя, среда разработки…………………………………………………………………….16
1. Среда разработки……………………………………………………………..16
2. Инструкция пользователя……………………………………………………18

Заключение………………………………………………………………………19

Список литературы………………………………………………………………20

Приложение А……………………………………………………………………21

Приложение Б……………………………………………………………………24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Данная курсовая работа представляет собой подведение итогов приобретенных знаний по дисциплине «Объектно-ориентированное программирование». Основной целью данного предмета является приобретение студентами знаний в области построения объектно-ориентированных систем, изучение основных конструкций языка Java, а также получение навыков разработки приложений в среде NetBeans.

Целью написания данного  курсового проекта является закрепление  полученных знаний и использование  их на практике, а также самостоятельное изучения нового материала, необходимого для разработки программного продукта.

Язык Java является полностью  объектно-ориентированным. Это означает, что любая программа, написанная на языке Java, должна поддерживать парадигму  объектно-ориентированного программирования.

 Все компьютерные программы состоят из двух элементов: кода и данных. Более того, концептуально программа может быть организована вокруг своего кода или вокруг своих данных. То есть организация некоторых программ определяется тем «что происходит», а других – тем «на что влияет». Этот подход характеризует программу в виде последовательностей линейных шагов (т.е. кода). Модель, ориентированную на процессы, можно рассматривать в качестве кода, который влияет на данные. Процедурные языки, такие как С, достаточно успешно  используют эту модель. Однако такой подход порождает ряд проблем с увеличением размеров и сложности программ.

Для одоления увеличивающейся  сложности  была начата разработка подхода, названного объектно-ориентированным программированием (ООП). В отличие от традиционного процедурного программирования, объектно-ориентированные программы подразумевают описание классов и, как правило, создание объектов. Такую программу можно характеризовать как данные, которые управляют доступом к коду.

Java – объектно-ориентированный язык программирования, разработанный компанией Sun Microsystems (в последствии приобретенной компанией Oracle). Приложения Java обычно компилируются в специальный байт-код (машинно-независимый код низкого уровня), поэтому они смогут работать на любой виртуальной машине Java (JVM) независимо от архитектуры компьютера. Достоинством подобного способа выполнения программ – в полной независимости байт-кода от операционной системы (ОС) и оборудования, что позволяет выполнять Java-программы на любом устройстве, для которого существует соответствующая виртуальная машина. Другой особенностью технологии Java является гибкая система безопасности благодаря тому, что исполнение программы полностью компилируется виртуальной машиной. Поэтому любые операции, которые превышают установленные полномочия программы (например, попытка несанкционированного доступа к данным или соединения с другим компьютером) вызывают немедленное прерывание выполнения.

Часто к недостаткам  концепции виртуальной машины относят  то, что исполнение байт-кода виртуальной машиной может снижать производительность алгоритмов и программ, реализованных на языке Java. Однако уже был внесен ряд усовершенствований, которые повысили скорость выполнения программ на Java.

Также внутри Java существуют несколько основных семейств технологий:

1. Java SE – Java Standart Edition, основное издание Java, которое содержит компиляторы, API, Java Runtime Environment. Подходит для создания пользовательских приложений.
2. Java EE – Java Enterprice Edition, представляет собой набор спецификаций для создания программного обеспечения уровня предприятия.
3. Java ME – Java Micro Edition, создана для использования на устройствах, ограниченных по вычислительной мощности (например мобильных телефонах, КПК).
4. JavaFX – технология, являющаяся следующим шагом в эволюции Java как Rich Client Platform. Она предназначена для создания графических интерфейсов корпоративных приложений и бизнеса.
5. Java Card – технология представляет собой безопасную среду для приложений, работающих на смарт-картах и других устройствах с очень ограниченным объемом памяти и возможностями обработки.

К основным возможностям программы можно отнести:

1. Автоматическое управление памятью – специальный код будет периодически освобождать память, удаляя объекты, которые уже не будут востребованы программой;
2. Расширенные возможности обработки исключительных ситуаций;
3. Богатый набор средств фильтрации ввода/вывода;
4. Набор стандартных коллекций (массив, список, стек и т.д.);
5. Наличие простых средств создания сетевых приложений;
6. Встроенные в язык средства создания многопоточных приложений;
7. Унифицированный доступ к базам данных;
8. Поддержка шаблонов;
9. Параллельное выполнение программ.

                                               

 

 

 

 

 

 

 

 

РАЗДЕЛ 1

 

ИСТОРИЯ И КРАТКИЙ ОБЗОР ЯЗЫКА JAVA.  

Разработка  языка Java началась в 1991 г.

Группа  программистов (Green Team) из компании Sun Microsystems под руководством Джеймса Гослинга начала работу над проектом “Green”.

Целью проекта  являлась разработка и практическая реализация компьютерной аппаратно-программной  платформы нового поколения, предназначенной для персонального пользования, удобной и понятно в обращении (компьютер для обычных людей).

Основные идеи проекта:

1. дружественный интерфейс;
2. надежность функционирования.

Во время работы над  проектом “Green” возникла необходимость разработать новый язык программирования, минимально ориентированный под конкретные платформы. Новый язык программирования получил название “Oak” (“дуб”).

 Летом  1992 г. была создана рабочая  версия, но группа опередила свое  время, так как в тот момент промышленность еще не была готова к использованию этого языка. Попытки внедрить разработанную технологию в различные сферы: интерактивное телевидение, игровые приставки закончились неудачей.

 В 1993 г. появился web-браузер Mosaic, что привело к распространению Интернета, вышедшего из стен академических лабораторий, по всему миру. Программисты из группы Green Team сразу же осознали, какую роль может сыграть созданный ими язык для расширения возможностей web-браузеров.

В 1994 г. был разработан браузер WebRunnera, позволявший исполнять небольшие интерактивные программы (апплеты), внедрённые в гипертекстовые страницы.

Особенности реализации:

1. возможность запуска на разных платформах;
2. отсутствие необходимости установки приложений;
3. компактный код (для сокращения времени загрузки);
4. встроенная поддержка безопасности приложений.

  В 1995 г. язык Oak был переименован в Java, а браузер WebRunner в HotJava.

23 мая 1995 года - официальное представление технологии Java. Реализация поддержки технологии Java в браузере Netscape Navigator 2.0 (самый популярный браузер того времени).

В 1997 г. вышла существенно  обновлённая версия – Java 2; были выделены отдельные платформы: J2SE, J2EE, J2ME.

Платформа включает в  себя:

1. язык программирования;
2. набор служебных программ (JVM, JRE, JDK и т.п.);
3. набор библиотек.

Язык Java похож на С и C++. Их взаимосвязь становится понятной, если проследить историю создания этих языков. Язык С был разработан в 70-х гг. как язык создания операционных систем (в основном системы UNIX). Разработчикам языка хотелось, чтобы он обеспечивал возможность доступа к архитектуре базового аппаратного компьютера. Когда Страуструп (Stroustrup) разрабатывал язык C++, он позаимствовал концепцию класса из языка Simula и концепцию наследования из языка Smalltalk. Тем не менее язык С, ставший основой C++, не был при этом модифицирован и его полезные для системного программирования свойства были перенесены в C++. Когда программисты компании Sun разрабатывали Java, они сохранили основные синтаксические структуры, концепции классов и наследования, имеющиеся в C++, но отказались от некоторых необязательных свойств. В результате язык Java оказался более компактным, чем C++, но с более рациональными синтаксисом и семантикой.

По большей  части Java напоминает C++ без тяжелого наследия С, которое обусловливает слабость многих программ на языке C++. Данные в Java строго типизированы; в частности, целочисленный, логический и символьный типы принадлежат к различным типам данных. Также отдельным типом данных являются массивы, а строковый тип данных в Java - это не просто массив символов. Все эти свойства позволяют компилятору Java более полно отслеживать ошибки в программах.

Количество  способов выполнения некоторых действий уменьшилось. Например, вызов метода - единственный способ подключения подпрограмм. Поскольку все объекты являются экземплярами каких-либо классов, то отпадает необходимость в специальных вызовах функций или процедур. Структурные объекты struct также не нужны, так как тот же эффект достигается при помощи переменных экземпляра, или полей, в определении классов. 
В языке Java неявным образом присутствуют указатели, но соответствующий тип данных отсутствует. Это означает, что от пользователя скрыты все проблемы с фрагментацией памяти, ссылками на несуществующие объекты и другие неприятности, связанные с указателями. Распределение памяти для указателей происходит неявным образом во время создания объектов класса и выполнения операции new.

Для создания программы  на языке Java в первую очередь создается  файл имя_файла.java. Имя файла должно совпадать с именем класса, создаваемого в данной программе. Когда программа написана, вызывается компилятор Java. В результате компиляции получается файл с названием имя_файла.class, содержащий байт-коды. Этот файл можно выполнить с помощью интерпретатора Java (виртуальная машина Java).

Можно сказать, что язык Java является достаточно простым  языком: он имеет ту же ясную структуру, что и C++, и при этом лишен той  неуклюжести, которая свойственна  С. Тем не менее эффективность  выполнения программ на Java несколько ниже, так как многие из структур языка нуждаются в проверке во время выполнения программы. К тому же, поскольку программы на Java чаще всего интерпретируются как апплеты в виртуальной машине Java, скорость выполнения программ на Java несколько ниже, чем скорость выполнения программ, написанных на компилируемых языках. Но при оценке Java надо помнить об основной области применения этого языка: поскольку он создавался для web-браузеров, потери в скорости выполнения фактически не влияют на результат. Причина этого в том, что скорость передачи информации по сети и скорость обработки и отображения информации на мониторе компьютера все равно ниже скорости работы компьютера пользователя. Поэтому большая часть времени тратится на ожидание очередной порции информации, запрошенной на сервере.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАЗДЕЛ 2

 

ОПИСАНИЕ ФУНКЦИЙ, МЕТОДОВ, КЛАССОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ПРОГРАММЕ. 

В этом разделе мы опишем используемые в программе функции, методы и классы:

java.io.* – библиотека, которая содержит классы для обеспечения ввода-вывода информации, несколько классов абстракции ввода/вывода, а также набор классов для обработки вводимой информации.

java.util.StringTokenizer – небольшой класс, содержащий три конструктора и шесть методов. Экземпляры этого класса могут разбить строку на слова, разделённые некоторыми символами – разделителями.

javax.swing.JFrame – класс для работы с окнами, которые имеют строку заголовка.

javax.swing.* – библиотека для создания графического интерфейса на языке Java. Содержит ряд графических компонентов, таких как кнопки, поля ввода, таблицы и т.д.

javax.swing.JOptionPane – класс описывает стандартные диалоговые окна.

javax.swing.tree.DefaultMutableTreeNode – класс представляет узел -  структуру данных дерева. Наследует класс Object и реализует интерфейсы Cloneable, MutableTreeNode, Serializable.

javax.swing.tree.DefaultTreeModel – класс описывает модель данных, необходимую для построения дерева.