Přeskočit na obsah

Java

Z Infopedia
Rozbalit box

Obsah boxu

Šablona:Infobox programovací jazyk

Java je objektově orientovaný, třídově založený a souběžný programovací jazyk navržený tak, aby měl co nejméně implementačních závislostí. Jeho hlavní filozofií je princip "napiš jednou, spusť kdekoliv" (Write Once, Run Anywhere – WORA), což znamená, že zkompilovaný kód v Javě může běžet na všech platformách, které Javu podporují, bez nutnosti nové kompilace. Jazyk byl původně vyvinut Jamesem Goslingem ve společnosti Sun Microsystems (nyní dceřiná společnost Oracle) a poprvé byl vydán v roce 1995 jako klíčová součást platformy Java.

Java je jedním z nejpopulárnějších programovacích jazyků na světě, zejména pro vývoj webových aplikací na straně serveru (backend), mobilních aplikací pro systém Android a rozsáhlých podnikových systémů. Její popularita je dána robustností, bezpečností, platformní nezávislostí a obrovským ekosystémem knihoven a frameworků.

📜 Historie

Historie Javy sahá do počátku 90. let 20. století a je spojena s interním projektem ve společnosti Sun Microsystems, který měl za cíl vytvořit technologii pro novou generaci chytrých zařízení.

☕ Počátky a projekt "Oak"

V roce 1991 se ve společnosti Sun Microsystems zformoval malý tým inženýrů pod vedením Jamese Goslinga, známý jako "Green Team". Jejich úkolem bylo vyvinout software pro spotřební elektroniku, jako jsou set-top boxy. Tým původně zvažoval použití jazyka C++, ale narazil na jeho složitost a náchylnost k chybám, zejména v oblasti správy paměti.

Gosling se proto rozhodl vytvořit nový jazyk, který by byl jednodušší, robustnější a platformně nezávislý. Tento jazyk byl původně pojmenován Oak (dub) podle stromu, který rostl před Goslingovou kanceláří. Projekt se však v oblasti spotřební elektroniky neuchytil.

🚀 Vzestup a popularita

S prudkým rozvojem World Wide Webu v polovině 90. let si tým uvědomil, že jejich technologie je ideální pro internet. V roce 1995 byl jazyk přejmenován na Java (údajně podle druhu kávy) a oficiálně představen světu. Klíčovou technologií, která Javu proslavila, byly applety – malé programy, které mohly být vloženy do webových stránek a spuštěny v prohlížeči, což přineslo na tehdy statický web interaktivitu.

Spolu s filozofií "Write Once, Run Anywhere" se Java rychle stala populární. Její syntaxe, podobná jazykům C a C++, usnadnila přechod mnoha programátorům. V následujících letech byla platforma rozšířena o specifikaci Java 2 Enterprise Edition (J2EE), která se stala standardem pro vývoj rozsáhlých podnikových aplikací.

🏛️ Éra pod Oracle a moderní vývoj

V roce 2010 koupila společnost Sun Microsystems firma Oracle Corporation. Mnoho vývojářů se obávalo o budoucnost Javy, ale Oracle v jejím vývoji pokračoval. Jednou z nejvýznamnějších změn bylo zavedení rychlejšího cyklu vydávání nových verzí. Od verze Java 9 (2017) vychází nová verze každých šest měsíců.

Zároveň byl zaveden koncept verzí s dlouhodobou podporou (Long-Term Support, LTS), které jsou vydávány každé dva až tři roky (např. Java 8, 11, 17, 21) a jsou určeny pro produkční nasazení v podnikovém prostředí. Vývoj Javy je dnes řízen v rámci komunitního procesu OpenJDK.

⚙️ Klíčové vlastnosti a filozofie

Úspěch Javy stojí na několika základních principech, které byly definovány již na jejím počátku.

🌐 Nezávislost na platformě (WORA)

Toto je nejznámější vlastnost Javy. Zdrojový kód Javy se nekompiluje přímo do strojového kódu pro konkrétní procesor, ale do mezikódu zvaného bytecode. Tento bytecode je následně interpretován nebo kompilován za běhu (pomocí JIT kompilace) virtuálním strojem Javy (JVM), který je dostupný pro většinu operačních systémů (Windows, macOS, Linux atd.). Díky tomu může stejný zkompilovaný program běžet bez úprav na různých platformách.

📦 Objektově orientované programování (OOP)

Java je od základu navržena jako objektově orientovaný jazyk. Vše v Javě je objekt (s výjimkou primitivních datových typů). To podporuje principy jako zapouzdření, dědičnost a polymorfismus, což vede k tvorbě modulárního, znovupoužitelného a snadno udržovatelného kódu.

🧠 Automatická správa paměti (Garbage Collection)

Programátoři v Javě se nemusí starat o manuální alokaci a uvolňování paměti, jako je tomu například v C++. JVM obsahuje komponentu zvanou Garbage Collector (sběrač odpadu), která automaticky identifikuje a odstraňuje objekty, na které již neexistují žádné reference, a uvolňuje tak paměť. Tím se výrazně snižuje riziko chyb typu memory leak.

🛡️ Bezpečnost

Java byla navržena s důrazem na bezpečnost. Aplikace běží v tzv. sandboxu JVM, což je kontrolované prostředí, které omezuje přístup programu k systémovým zdrojům. Bytecode je před spuštěním ověřován komponentou Bytecode Verifier, která kontroluje, zda kód neprovádí nelegální operace, jako je neoprávněný přístup do paměti.

💪 Robustnost a jednoduchost

Java se snaží být robustní tím, že eliminuje některé problematické rysy jiných jazyků. Například neumožňuje přímou práci s ukazateli, což je častý zdroj chyb v C/C++. Zavádí také silnou typovou kontrolu a propracovaný systém zpracování výjimek, který nutí programátory ošetřovat chybové stavy.

🏗️ Architektura a ekosystém

Java není jen programovací jazyk, ale celá platforma s bohatým ekosystémem nástrojů a knihoven.

☕ Java Virtual Machine (JVM)

Java Virtual Machine (JVM) je srdcem platformy Java. Je to abstraktní počítač, který poskytuje běhové prostředí pro Java bytecode. Jeho hlavními úkoly jsou:

  • Načítání, ověřování a spouštění bytecodu.
  • Správa paměti a Garbage Collection.
  • Optimalizace výkonu pomocí Just-in-Time (JIT) kompilátoru, který překládá často používaný bytecode do nativního strojového kódu.

📚 Java Development Kit (JDK) vs. Java Runtime Environment (JRE)

  • Java Runtime Environment (JRE): Obsahuje vše potřebné pro spuštění Java aplikací (JVM a základní knihovny). Je určeno pro koncové uživatele.
  • Java Development Kit (JDK): Je určeno pro vývojáře. Obsahuje kompletní JRE a navíc vývojové nástroje, jako je kompilátor (`javac`), debugger a další utility.

🧰 Standardní knihovny (Java API)

Java poskytuje rozsáhlou sadu standardních knihoven (API), které pokrývají širokou škálu úloh, od práce s kolekcemi (`java.util`), vstupem/výstupem (`java.io`), sítí (`java.net`) až po vývoj grafických uživatelských rozhraní (Swing, JavaFX).

🛠️ Nástroje a frameworky

Ekosystém Javy je jedním z jejích největších přínosů. Zahrnuje:

  • Build nástroje: Maven a Gradle pro automatizaci sestavování projektů a správu závislostí.
  • Frameworky:
   *   Spring: Komplexní framework pro tvorbu podnikových aplikací.
   *   Hibernate: Populární nástroj pro objektově-relační mapování (ORM).
   *   Jakarta EE (dříve Java EE): Sada specifikací pro vývoj enterprise aplikací.

💻 Verze a edice

Platforma Java je rozdělena do několika edic a její vývoj probíhá v pravidelných cyklech.

🔢 Cyklus vydávání a LTS verze

Od roku 2017 vychází nová verze Javy každých šest měsíců. Většina těchto vydání má krátkodobou podporu. Pro produkční nasazení jsou klíčové verze s dlouhodobou podporou (LTS), které dostávají bezpečnostní aktualizace a opravy chyb po dobu několika let. Mezi významné LTS verze patří Java 8, 11, 17 a 21.

Edice

  • Java SE (Standard Edition): Základní platforma obsahující jádro jazyka, JVM a základní knihovny. Je základem pro všechny ostatní edice.
  • Jakarta EE (Enterprise Edition): Dříve známá jako Java EE. Jedná se o sadu specifikací postavenou na Java SE, která přidává funkcionalitu pro vývoj rozsáhlých, distribuovaných a transakčních podnikových aplikací (např. aplikační servery, webové kontejnery).
  • Java ME (Micro Edition): Dnes již z velké části historická edice určená pro vývoj aplikací na zařízeních s omezenými zdroji, jako jsou starší mobilní telefony nebo vestavěné systémy.

🌍 Využití v praxi

Java je všestranný jazyk používaný v mnoha oblastech softwarového vývoje.

🏢 Backendové systémy a podnikové aplikace

Toto je tradiční a stále dominantní doména Javy. Díky své robustnosti, škálovatelnosti a vyspělému ekosystému (zejména frameworku Spring) je Java první volbou pro vývoj backendu velkých webových služeb, bankovních systémů, pojišťovacích aplikací a dalších kritických podnikových systémů.

📱 Vývoj pro Android

Po mnoho let byla Java primárním jazykem pro vývoj nativních aplikací pro operační systém Android. Ačkoliv dnes získává na popularitě jazyk Kotlin (který je plně interoperabilní s Javou a běží na JVM), obrovské množství existujících Android aplikací a knihoven je stále napsáno v Javě.

☁️ Cloudové a Big Data technologie

Mnoho klíčových technologií v oblasti velkých dat je implementováno v Javě. Patří sem například Apache Hadoop, Apache Spark, Apache Kafka nebo Elasticsearch. Její výkon a stabilita ji činí ideální pro zpracování obrovských objemů dat.

🎮 Herní vývoj

Ačkoliv není dominantním jazykem v AAA herním průmyslu, Java má své místo i zde. Nejznámějším příkladem je celosvětově úspěšná hra Minecraft. Existují také herní enginy a knihovny jako LibGDX, které umožňují vývoj multiplatformních her v Javě.

🔬 Vědecké a finanční aplikace

Díky vysokému výkonu, který JVM dosahuje díky JIT kompilaci, se Java používá i pro vývoj vědeckých simulací a vysokofrekvenčních obchodních platforem ve finančním sektoru.

🗣️ Syntaxe a příklady kódu

Syntaxe Javy je silně ovlivněna jazyky C a C++, ale je jednodušší a striktněji objektově orientovaná.

📝 Základní struktura

Klasický program "Hello, World!" v Javě vypadá následovně: ```java public class HelloWorld { 

   public static void main(String[] args) {
       System.out.println("Hello, World!");
   }

} ```

  • `public class HelloWorld`: Definuje veřejnou třídu s názvem `HelloWorld`. Název souboru musí být `HelloWorld.java`.
  • `public static void main(String[] args)`: Hlavní metoda, která je vstupním bodem programu.
  • `System.out.println(...)`: Vypíše text na standardní výstup (konzoli).

📦 Práce s objekty

Příklad jednoduché třídy `Car` reprezentující auto: ```java public class Car { 

   // Atributy (stav) objektu
   private String brand;
   private int year;

   // Konstruktor pro vytvoření nové instance
   public Car(String brand, int year) {
       this.brand = brand;
       this.year = year;
   }

   // Metoda (chování) objektu
   public void displayInfo() {
       System.out.println("Značka: " + this.brand + ", Rok výroby: " + this.year);
   }

} ``` Použití této třídy: ```java public class Main { 

   public static void main(String[] args) {
       // Vytvoření instance (objektu) třídy Car
       Car myCar = new Car("Škoda", 2023);
       
       // Volání metody na objektu
       myCar.displayInfo(); // Vypíše: Značka: Škoda, Rok výroby: 2023
   }

} ```

👍 Výhody a nevýhody

✅ Výhody

  • Platformní nezávislost: Díky JVM běží kód na různých operačních systémech bez úprav.
  • Obrovský ekosystém: Množství knihoven, frameworků a nástrojů pro jakýkoliv účel.
  • Silná komunita a podpora: Velké množství dokumentace, fór a vývojářů.
  • Vysoký výkon: Díky pokročilým optimalizacím v JVM (zejména JIT kompilátoru) dosahují Java aplikace výkonu srovnatelného s nativními jazyky.
  • Zpětná kompatibilita: Starší kód napsaný v Javě obvykle funguje i na novějších verzích JVM.
  • Robustnost a bezpečnost: Automatická správa paměti a bezpečnostní mechanismy snižují počet chyb.

❌ Nevýhody

  • Uklizenost (Verbosity): Kód v Javě může být "upovídanější" a vyžaduje více řádků pro jednoduché operace ve srovnání s modernějšími jazyky jako Python nebo Kotlin.
  • Spotřeba paměti: JVM a Garbage Collector vyžadují určitou režii, což může vést k vyšší spotřebě paměti než u nativních aplikací.
  • Pomalý start: Spuštění JVM a načtení všech tříd může chvíli trvat, což vede k pomalejšímu startu aplikace ve srovnání s jazyky kompilovanými do nativního kódu.

🧑‍🏫 Pro laiky: Co je Java?

Představte si, že chcete napsat návod, jak postavit model auta. Pokud byste ho napsali česky, rozuměli by mu jen Češi. Pokud anglicky, rozuměli by mu Angličané. Pro každou zemi byste museli návod přeložit.

Java je jako univerzální jazyk pro návody. Vy napíšete návod jen jednou v tomto univerzálním jazyce (to je váš program). Poté potřebujete "překladatele", který tento univerzální návod přečte a vysvětlí ho místním v jejich jazyce.

Tímto "překladatelem" je Java Virtual Machine (JVM). Existuje verze JVM pro Windows, pro Mac i pro Linux. Když přinesete svůj univerzální návod (program v Javě) na počítač s Windows, místní JVM ho "přečte" a řekne Windows, co má dělat. Když ten samý návod přinesete na Mac, tamní JVM ho zase přeloží pro Mac. Nemusíte tedy psát tři různé návody – stačí jeden.

Navíc tento "překladatel" (JVM) po vás i uklízí. Když už nějaký dílek modelu nepotřebujete, JVM ho automaticky vyhodí do koše (to je tzv. Garbage Collection), takže se vám na stole nehromadí nepořádek a máte stále dost místa pro práci. Díky tomu je Java velmi spolehlivá pro stavbu velkých a složitých "modelů", jako jsou bankovní systémy nebo velké webové stránky.


Šablona:Aktualizováno

Citováno z „https://infopedia.cz/index.php?title=Java&oldid=15088“