Java là gì?
Java là một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng, dựa trên lớp, có mục đích chung, được thiết kế để có ít phụ thuộc triển khai hơn. Nó là một nền tảng máy tính để phát triển ứng dụng. Do đó, Java nhanh, an toàn và đáng tin cậy. Nó được sử dụng rộng rãi để phát triển các ứng dụng Java trong máy tính xách tay, trung tâm dữ liệu, bảng điều khiển trò chơi, siêu máy tính khoa học, điện thoại di động, v.v.
Nền tảng Java là gì?
Nền tảng Java là một tập hợp các chương trình giúp lập trình viên phát triển và chạy các ứng dụng lập trình Java một cách hiệu quả. Nó bao gồm một công cụ thực thi, một trình biên dịch và một bộ thư viện trong đó. Nó là một tập hợp các thông số kỹ thuật và phần mềm máy tính. James Gosling đã phát triển nền tảng Java tại Sun Microsystems và Tập đoàn Oracle sau đó đã mua lại nó.
Trong hướng dẫn Java này, bạn sẽ học-
- Java là gì?
- Nền tảng Java là gì?
- Định nghĩa và ý nghĩa của Java
- Java được sử dụng để làm gì?
- Lịch sử của ngôn ngữ lập trình Java
- Phiên bản Java
- Các tính năng của Java
- Các thành phần của ngôn ngữ lập trình Java
- Các loại nền tảng Java khác nhau
- PC là gì?
- Hợp ngữ là gì?
- Assembler và Compiler là gì?
- Máy ảo Java hoạt động như thế nào?
- Nền tảng Java độc lập như thế nào?
Video này giới thiệu nền tảng Java và giải thích lý do tại sao Java là một nền tảng cũng như một ngôn ngữ lập trình.
Bấm vào đây nếu video không thể truy cập được
Định nghĩa và ý nghĩa của Java
Java là một ngôn ngữ đa nền tảng, hướng đối tượng và lấy mạng làm trung tâm. Nó là một trong những ngôn ngữ lập trình được sử dụng nhiều nhất. Java cũng được sử dụng như một nền tảng máy tính.
Nó được coi là một trong những ngôn ngữ lập trình nhanh, an toàn và đáng tin cậy được hầu hết các tổ chức ưa thích để xây dựng các dự án của họ.
Java được sử dụng để làm gì?
Dưới đây là một số ứng dụng Java quan trọng:
- Nó được sử dụng để phát triển các ứng dụng Android
- Giúp bạn tạo Phần mềm Doanh nghiệp
- Nhiều ứng dụng java trên điện thoại di động
- Ứng dụng máy tính khoa học
- Sử dụng cho Phân tích dữ liệu lớn
- Lập trình Java cho các thiết bị phần cứng
- Được sử dụng cho các Công nghệ phía máy chủ như Apache, JBoss, GlassFish, v.v.
Lịch sử của ngôn ngữ lập trình Java
Dưới đây là những mốc quan trọng trong lịch sử của ngôn ngữ Java:
- Ngôn ngữ Java ban đầu được gọi là OAK.
- Ban đầu, nó được phát triển để xử lý các thiết bị di động và hộp giải mã tín hiệu. Oak là một thất bại lớn.
- Năm 1995, Sun đổi tên thành "Java" và sửa đổi ngôn ngữ để tận dụng lợi thế của việc kinh doanh phát triển www (World Wide Web) đang phát triển.
- Sau đó, vào năm 2009, Tập đoàn Oracle mua lại Sun Microsystems và nắm quyền sở hữu ba tài sản phần mềm chính của Sun: Java, MySQL và Solaris.
Phiên bản Java
Dưới đây là lịch sử tóm tắt của tất cả các phiên bản Java với ngày phát hành của nó.
| Phiên bản Java | Ngày phát hành |
| JDK Alpha và Beta | 1995 |
| JDK 1.0 | 23 tháng 1 năm 1996 |
| JDK 1.1 | Ngày 19 tháng 2 năm 1997 |
| J2SE 1.2 | Ngày 8 tháng 12 năm 1998 |
| J2SE 1.3 | 8 tháng 5 năm 2000 |
| J2SE 1.4 | Ngày 6 tháng 2 năm 2002 |
| J2SE 5.0 | Ngày 30 tháng 9 năm 2004 |
| Java SE 6 | Ngày 11 tháng 12 năm 2006 |
| Java SE 7 | 28 tháng 7 năm 2011 |
| Java SE 8 | Ngày 18 tháng 3 năm 2014 |
| Java SE 9 | Ngày 21 tháng 9 năm 2017 |
| Java SE 10 | Ngày 20 tháng 3 năm 2018 |
| JAVA SE 11 | 25 thg 9, 2018 |
| JAVA SE 12 | Ngày 19 tháng 3 năm 2019 |
| JAVA SE 13 | 17 thg 9, 2019 |
| JAVA SE 14 | Ngày 17 tháng 3 năm 2020 |
| JAVA SE 15 | Ngày 15 tháng 9 năm 2020 (Phiên bản Java mới nhất) |
Các tính năng của Java
Dưới đây là một số tính năng quan trọng của Java:
- Nó là một trong những ngôn ngữ lập trình dễ sử dụng để học.
- Viết mã một lần và chạy nó trên hầu hết mọi nền tảng máy tính.
- Java độc lập với nền tảng. Một số chương trình được phát triển trong một máy có thể được thực thi trên máy khác.
- Nó được thiết kế để xây dựng các ứng dụng hướng đối tượng.
- Nó là một ngôn ngữ đa luồng với tính năng quản lý bộ nhớ tự động.
- Nó được tạo ra cho môi trường phân tán của Internet.
- Tạo điều kiện cho máy tính phân tán lấy mạng làm trung tâm.
Các thành phần của ngôn ngữ lập trình Java
Lập trình viên Java viết một chương trình bằng ngôn ngữ có thể đọc được của con người được gọi là Mã nguồn. Do đó, CPU hoặc Chip không bao giờ hiểu mã nguồn được viết bằng bất kỳ ngôn ngữ lập trình nào.
Những máy tính hoặc chip này chỉ hiểu một thứ, được gọi là ngôn ngữ máy hoặc mã. Các mã máy này chạy ở mức CPU. Do đó, nó sẽ là các mã máy khác nhau cho các kiểu CPU khác.
Tuy nhiên, bạn cần phải lo lắng về mã máy, vì lập trình là tất cả về mã nguồn. Máy hiểu mã nguồn này và chuyển chúng thành mã máy có thể hiểu được, là mã thực thi.
Tất cả các chức năng này xảy ra bên trong 3 thành phần nền tảng Java sau:
Bộ phát triển Java (JDK)
JDK là một môi trường phát triển phần mềm được sử dụng để tạo các applet và ứng dụng Java. Dạng đầy đủ của JDK là Bộ công cụ phát triển Java. Các nhà phát triển Java có thể sử dụng nó trên Windows, macOS, Solaris và Linux. JDK giúp họ viết mã và chạy các chương trình Java. Có thể cài đặt nhiều phiên bản JDK trên cùng một máy tính.
Tại sao sử dụng JDK?
Đây là những lý do chính để sử dụng JDK:
- JDK chứa các công cụ cần thiết để viết các chương trình Java và JRE để thực thi chúng.
- Nó bao gồm một trình biên dịch, trình khởi chạy ứng dụng Java, Appletviewer, v.v.
- Trình biên dịch chuyển đổi mã được viết bằng Java thành mã byte.
- Trình khởi chạy ứng dụng Java mở một JRE, tải lớp cần thiết và thực thi phương thức chính của nó.
Máy ảo Java (JVM):
Máy ảo Java (JVM) là một công cụ cung cấp môi trường thời gian chạy để điều khiển Mã Java hoặc các ứng dụng. Nó chuyển đổi Java bytecode thành ngôn ngữ máy. JVM là một phần của Java Run Environment (JRE). Trong các ngôn ngữ lập trình khác, trình biên dịch tạo ra mã máy cho một hệ thống cụ thể. Tuy nhiên, trình biên dịch Java tạo ra mã cho Máy ảo được gọi là Máy ảo Java.
Tại sao JVM?
Dưới đây là những lý do quan trọng của việc sử dụng JVM:
- JVM cung cấp một cách thực thi mã nguồn Java độc lập với nền tảng.
- Nó có nhiều thư viện, công cụ và khuôn khổ.
- Khi bạn chạy một chương trình Java, bạn có thể chạy trên bất kỳ nền tảng nào và tiết kiệm rất nhiều thời gian.
- JVM đi kèm với trình biên dịch JIT (Just-in-Time) giúp chuyển đổi mã nguồn Java thành ngôn ngữ máy cấp thấp. Do đó, nó chạy nhanh hơn một ứng dụng thông thường.
Môi trường thời gian chạy Java (JRE)
JRE là một phần của phần mềm được thiết kế để chạy phần mềm khác. Nó chứa các thư viện lớp, lớp bộ nạp và JVM. Nói một cách dễ hiểu, nếu bạn muốn chạy một chương trình Java, bạn cần có JRE. Nếu bạn không phải là lập trình viên, bạn không cần cài đặt JDK mà chỉ cần JRE để chạy các chương trình Java.
Tại sao sử dụng JRE?
Dưới đây là những lý do chính của việc sử dụng JRE:
- JRE chứa các thư viện lớp, JVM và các tệp hỗ trợ khác. Nó không bao gồm bất kỳ công cụ nào để phát triển Java như trình gỡ lỗi, trình biên dịch, v.v.
- Nó sử dụng các lớp gói quan trọng như thư viện math, swing, using, lang, awt và runtime.
- Nếu bạn phải chạy các ứng dụng Java, thì JRE phải được cài đặt trong hệ thống của bạn.
Các loại nền tảng Java khác nhau
Có bốn loại nền tảng ngôn ngữ lập trình Java khác nhau:
1. Nền tảng Java, Phiên bản Tiêu chuẩn (Java SE): API của Java SE cung cấp chức năng cốt lõi của ngôn ngữ lập trình Java. Nó xác định tất cả các cơ sở của kiểu và đối tượng cho các lớp cấp cao. Nó được sử dụng để kết nối mạng, bảo mật, truy cập cơ sở dữ liệu, phát triển giao diện người dùng đồ họa (GUI) và phân tích cú pháp XML.
2. Nền tảng Java, Phiên bản Doanh nghiệp (Java EE): Nền tảng Java EE cung cấp môi trường API và thời gian chạy để phát triển và chạy các ứng dụng mạng có khả năng mở rộng cao, quy mô lớn, nhiều tầng, đáng tin cậy và an toàn.
3. Nền tảng ngôn ngữ lập trình Java, phiên bản Micro (Java ME): Nền tảng Java ME cung cấp một API và một máy ảo kích thước nhỏ chạy các ứng dụng ngôn ngữ lập trình Java trên các thiết bị nhỏ, như điện thoại di động.
4. Java FX: JavaFX là một nền tảng để phát triển các ứng dụng internet phong phú bằng cách sử dụng một API giao diện người dùng nhẹ. Nó giúp người dùng sử dụng công cụ đồ họa và phương tiện truyền thông được tăng tốc phần cứng giúp Java tận dụng các ứng dụng khách hiệu suất cao hơn và giao diện hiện đại và các API cấp cao để kết nối với các nguồn dữ liệu được nối mạng.
Để hiểu ngôn ngữ lập trình Java, chúng ta cần hiểu một số khái niệm cơ bản về cách một chương trình máy tính có thể chạy một lệnh và thực hiện hành động.
PC là gì?
Máy tính là một thiết bị điện tử có khả năng thực hiện các phép tính. Chúng ta đều biết rằng nó bao gồm màn hình, bàn phím, chuột và bộ nhớ để lưu trữ thông tin. Nhưng thành phần quan trọng nhất của máy tính là BỘ XỬ LÝ. Tất cả điều này đều nghĩ đến máy tính, nhưng câu hỏi đặt ra là máy tính thực hiện suy nghĩ này như thế nào? Làm thế nào nó hiểu được văn bản, hình ảnh, video, v.v.?
Hợp ngữ là gì?
Máy tính là một thiết bị điện tử, và nó chỉ có thể hiểu được các tín hiệu điện tử hoặc tín hiệu nhị phân. Ví dụ: tín hiệu điện tử 5 vôn có thể đại diện cho số nhị phân 1, trong khi 0 vôn có thể đại diện cho số nhị phân 0. Vì vậy, PC của bạn liên tục bị bắn phá bởi những tín hiệu này.
Tám bit của các tín hiệu như vậy được nhóm lại với nhau để diễn giải Văn bản, số và ký hiệu.
Ví dụ: ký hiệu # được máy tính xác định là 10101010. Tương tự, mẫu để thêm một hàm được biểu thị bằng 10000011.
Đây được gọi là điện toán 8-bit. Bộ xử lý ngày hiện tại có khả năng giải mã thời gian 64-bit. Nhưng mối quan hệ của khái niệm này với ngôn ngữ lập trình JAVA là gì? Hãy hiểu những điều này như một ví dụ.
Giả sử nếu bạn muốn yêu cầu máy tính cộng hai số (1 + 2) được biểu diễn bằng một số nhị phân (10000011), bạn sẽ thông báo điều này với máy tính của mình như thế nào? Có, chúng ta sẽ sử dụng hợp ngữ để mã của chúng ta được thực thi.
"Hợp ngữ là dạng cơ bản nhất của các ngôn ngữ phát triển phần mềm."
Chúng tôi sẽ cung cấp lệnh cho một máy tính ở định dạng này, như hình dưới đây. Mã của bạn để thêm hai số bằng ngôn ngữ này sẽ theo thứ tự này.
- Lưu trữ số 1 tại vị trí bộ nhớ nói A
- Lưu số 2 tại vị trí bộ nhớ nói B
- Thêm nội dung của Vị trí A & B
- Lưu trữ kết quả
Nhưng chúng ta sẽ làm điều này như thế nào? Quay trở lại những năm 1950, khi máy tính rất lớn và tiêu thụ rất nhiều điện năng, bạn sẽ chuyển đổi mã lắp ráp của mình thành mã máy tương ứng thành 1 và 0 bằng cách sử dụng các tờ bản đồ. Sau đó, mã này sẽ được đục lỗ vào thẻ máy và đưa vào máy tính. Máy tính sẽ đọc các mã này và thực thi chương trình. Đây sẽ là một quá trình dài cho đến khi ASSEMBLER đến giúp đỡ.
Assembler và Compiler là gì?
Với sự tiến bộ trong công nghệ, thiết bị i / o đã được phát minh. Bạn có thể nhập trực tiếp chương trình của mình vào PC bằng ASSEMBLER. Nó chuyển đổi nó thành mã máy tương ứng (110001…) và cấp nó cho bộ xử lý của bạn. Quay trở lại với ví dụ bổ sung (1 + 2) của chúng tôi, trình hợp dịch sẽ chuyển đổi mã này thành mã máy và đầu ra.
Ngoài ra, bạn cũng sẽ phải thực hiện các cuộc gọi để tạo các chức năng do Hệ điều hành cung cấp để hiển thị đầu ra của mã.
Nhưng một mình người lắp ráp không tham gia vào quá trình này; nó cũng yêu cầu trình biên dịch biên dịch mã dài thành một đoạn mã nhỏ. Với sự tiến bộ trong các ngôn ngữ phát triển phần mềm, toàn bộ mã lắp ráp này có thể thu gọn lại chỉ thành một dòng in f 1 + 2 A với phần mềm được gọi là COMPILER. Nó được sử dụng để chuyển đổi mã ngôn ngữ c của bạn thành mã hợp ngữ. Trình lắp ráp chuyển đổi nó thành mã máy tương ứng. Mã máy này sẽ được truyền đến bộ xử lý. Bộ xử lý phổ biến nhất được sử dụng trong PC hoặc Máy tính là bộ xử lý Intel.
Mặc dù các trình biên dịch ngày nay đi kèm với trình hợp dịch có thể chuyển đổi trực tiếp mã ngôn ngữ cao hơn của bạn thành mã máy.
Bây giờ, giả sử hệ điều hành Windows chạy trên bộ xử lý Intel này, sự kết hợp của Hệ điều hành cộng với bộ xử lý được gọi là PLATFORM. Nền tảng phổ biến nhất trên thế giới là Windows và Intel được gọi là Nền tảng Wintel. Các nền tảng phổ biến khác là AMD và Linux, Power PC và Mac OS X.
Bây giờ, với một sự thay đổi trong bộ xử lý, các hướng dẫn lắp ráp cũng sẽ thay đổi. Ví dụ:
- Thêm hướng dẫn trong Intel có thể được gọi là ADDITION cho AMD
- HOẶC BỔ SUNG Toán học cho Power PC
Và, với sự thay đổi trong Hệ điều hành, các lệnh gọi cấp hệ điều hành 'mức độ và bản chất' cũng sẽ thay đổi.
Là một nhà phát triển, tôi muốn chương trình phần mềm của mình hoạt động trên tất cả các nền tảng để tối đa hóa doanh thu của tôi. Vì vậy, tôi sẽ phải mua các trình biên dịch riêng biệt để chuyển đổi lệnh print f của tôi thành mã máy gốc.
Nhưng các trình biên dịch đắt tiền và có khả năng xảy ra các vấn đề về tính tương thích. Vì vậy, việc mua và cài đặt một trình biên dịch riêng cho các hệ điều hành và bộ xử lý khác nhau là không khả thi. Vì vậy, những gì có thể là một giải pháp thay thế? Nhập ngôn ngữ Java.
Máy ảo Java hoạt động như thế nào?
Bằng cách sử dụng Máy ảo Java , vấn đề này có thể được giải quyết. Nhưng nó hoạt động như thế nào trên các bộ vi xử lý và hệ điều hành khác nhau Hãy hiểu quá trình này từng bước.
Bước 1) Mã để hiển thị phép cộng hai số là System.out.println (1 + 2) và được lưu dưới dạng tệp .java.
Bước 2) Sử dụng trình biên dịch java, mã được chuyển đổi thành mã trung gian gọi là mã bytecode. Đầu ra là một tệp .class.
Bước 3) Mã này không được hiểu bởi bất kỳ nền tảng nào, mà chỉ là một nền tảng ảo được gọi là Máy ảo Java.
Bước 4) Máy ảo này nằm trong RAM của hệ điều hành của bạn. Khi Máy ảo được cung cấp bytecode này, nó sẽ xác định nền tảng mà nó đang làm việc và chuyển đổi bytecode thành mã máy gốc.
Trong khi làm việc trên PC hoặc duyệt web, bất cứ khi nào bạn nhìn thấy một trong hai biểu tượng này, hãy yên tâm rằng máy ảo java đã được tải vào RAM của bạn. Nhưng điều làm cho Java sinh lợi là mã, sau khi được biên dịch, có thể chạy không chỉ trên tất cả các nền tảng PC mà còn trên điện thoại di động hoặc các thiết bị điện tử khác hỗ trợ Java.
Vì thế,
"Java là một ngôn ngữ lập trình cũng như một Nền tảng"
Nền tảng Java độc lập như thế nào?
Giống như trình biên dịch C, trình biên dịch Java không tạo ra mã thực thi riêng cho một máy cụ thể. Thay vào đó, Java tạo ra một định dạng duy nhất được gọi là bytecode. Nó thực thi theo các quy tắc được đặt ra trong đặc tả máy ảo. Do đó, Java là một ngôn ngữ độc lập với nền tảng.
Bytecode có thể hiểu được đối với bất kỳ JVM nào được cài đặt trên bất kỳ hệ điều hành nào. Tóm lại, mã nguồn java có thể chạy trên mọi hệ điều hành.
Tóm lược:
- Java là một ngôn ngữ lập trình đa nền tảng, hướng đối tượng và lấy mạng làm trung tâm Java là một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng có mục đích chung, dựa trên lớp.
- Nền tảng Java là một tập hợp các chương trình giúp lập trình viên phát triển và chạy các ứng dụng Java một cách hiệu quả.
- Ý nghĩa của Java: Java là một ngôn ngữ lập trình đa nền tảng và lấy mạng làm trung tâm.
- Nó chủ yếu được sử dụng để phát triển Ứng dụng Android và Phần mềm Doanh nghiệp.
- 2009, Tập đoàn Oracle mua lại Sun Microsystems và nắm quyền sở hữu ba tài sản phần mềm chính của Sun: Java, Solaris và MySQL.
- Phiên bản mới nhất của Java được phát hành vào ngày 15 tháng 9 năm 2020
- Tính năng tốt nhất của Java là nó là một trong những ngôn ngữ lập trình dễ học nhất.
- Bốn loại nền tảng ngôn ngữ lập trình Java là: 1) Nền tảng Java, Phiên bản tiêu chuẩn (Java SE) 2) Nền tảng Java, Phiên bản doanh nghiệp (Java EE) 3) Nền tảng Java, Phiên bản vi mô (Java ME) 4) JavaFX
- Máy tính là một thiết bị điện tử có khả năng thực hiện các phép tính.
- Máy tính chỉ hiểu tín hiệu điện tử hoặc tín hiệu nhị phân.
- Assembler là một công nghệ tiên tiến chuyển đổi lõi nguồn thành mã máy tương ứng (110001…) và cấp dữ liệu cho bộ xử lý của bạn.