Java: что это, как она работает и почему её выбирают?

Java — это один из самых популярных языков программирования в мире. Сегодня я расскажу, почему Java так востребована, как она работает изнутри и какие её ключевые особенности делают её уникальной. Мы поговорим о принципе WORA, JVM, JIT-компиляторе, а также о JDK, JRE и GC. Уже немало новых аббревеатур появилось? :) А ведь мы даже еще не начали.

Java — это объектно-ориентированный, высокоуровневый язык программирования. Её придумали в 1995 году в компании Sun Microsystems, а сегодня её развитие курирует Oracle. Java используется для создания самых разных приложений — от мобильных и веб-программ до серверных и корпоративных систем.

Почему она так популярна? Потому что Java создавалась с целью обеспечить простоту разработки, надёжность кода и независимость от платформы. Программы на Java можно запускать на любой системе, где установлена виртуальная машина Java, или JVM.

Принцип WORA (Write Once, Run Anywhere)

Одна из главных идей Java — принцип WORA, что расшифровывается как 'Write Once, Run Anywhere', или 'Напиши один раз, запускай везде'.

Что это значит? Когда мы пишем программу на Java, она сначала компилируется не в машинный код, как на других языках, а в байт-код. Этот байт-код универсален — он не зависит от операционной системы или аппаратной архитектуры.

Затем уже JVM (Java Virtual Machine) интерпретирует или компилирует этот байт-код в машинный код для конкретной платформы. Это позволяет запускать одну и ту же программу на Windows, Linux, macOS и других системах без каких-либо изменений в коде.

Таким образом, WORA экономит время и силы разработчиков, минимизирует проблемы с совместимостью и делает Java кроссплатформенным языком.

Что такое JVM?

Теперь давайте разберёмся, что такое JVM. Java Virtual Machine, или виртуальная машина Java, — это сердце платформы Java.

JVM выполняет несколько ключевых задач:

1) Интерпретация байт-кода и его выполнение.

2) Управление памятью. Например, JVM автоматически выделяет память для новых объектов и удаляет те, которые больше не используются.

3) Обеспечение безопасности. JVM проверяет код перед его выполнением, чтобы защитить систему от потенциально вредоносных действий.

По сути, JVM — это слой между вашей программой и операционной системой, который делает Java-код независимым от платформы.

Разница между JDK, JRE и JVM

Java — это не только язык программирования, но и целая экосистема инструментов. Поэтому важно понимать разницу между JDK, JRE и JVM.

JDK (Java Development Kit) — это комплект для разработки программ на Java. Он включает в себя компилятор для перевода исходного кода в байт-код, библиотеки, утилиты и саму JVM. JDK нужен тем, кто пишет и тестирует Java-программы.

JRE (Java Runtime Environment) — это среда выполнения программ на Java. Она включает в себя JVM и стандартные библиотеки, но не содержит инструментов для разработки. JRE используется только для запуска уже написанных приложений.

JVM (Java Virtual Machine) — это часть JRE, которая отвечает за выполнение байт-кода. Это основа всей экосистемы Java, позволяющая программам работать на разных платформах.

Сборщик мусора (Garbage Collector)

Ещё одной важной функцией JVM является сборщик мусора, или Garbage Collector.

В отличие от многих других языков, где программисты должны вручную управлять памятью, в Java это делает JVM автоматически. Когда объект больше не используется, сборщик мусора освобождает память, которую этот объект занимал.

Это упрощает разработку, поскольку вам не нужно беспокоиться о таких вещах, как утечки памяти. Однако стоит помнить, что сборщик мусора работает в фоновом режиме, и это может немного замедлить выполнение программы, если сборка происходит слишком часто.

JIT-компилятор (Just-In-Time Compiler)

JVM включает в себя компонент под названием JIT-компилятор. JIT — это Just-In-Time Compiler, или компилятор 'на лету'.

Когда вы запускаете Java-программу, изначально JVM интерпретирует байт-код — строка за строкой. Это позволяет программе запуститься быстро, но может быть не самым эффективным способом выполнения.

Здесь на помощь приходит JIT-компилятор. Он анализирует программу во время её работы и определяет наиболее часто используемые участки кода, называемые 'горячими участками'. Эти участки JIT-компилятор преобразует в машинный код, который выполняется гораздо быстрее.

Кроме того, JIT может оптимизировать код, делая выполнение программы ещё более эффективным. Например, он может убирать ненужные операции или объединять участки кода. Именно благодаря JIT-компилятору программы на Java могут работать почти так же быстро, как программы на языках, компилируемых в машинный код заранее, например, C++.

Всё это объясняет, почему Java остаётся востребованной уже несколько десятилетий и продолжает занимать лидирующие позиции в разработке мобильных, веб- и корпоративных приложений.