Hledáme nové posily do ITnetwork týmu. Podívej se na volné pozice a přidej se do nejagilnější firmy na trhu - Více informací.
Pouze tento týden sleva až 80 % na e-learning týkající se Swiftu. Zároveň využij výhodnou slevovou akci až 30 % zdarma při nákupu e-learningu - více informací.
discount 30 + hiring

Lekce 1 - Úvod do jazyka Java

Vítejte u první lekce populárního on-line kurzu programovacího jazyka Java. Budeme se učit postupně, od úplných začátků až po složité konstrukce, objektové modely a např. práci s databází. S trochou trpělivosti a vytrvalosti se z tebe tak stane dobrý programátor.

Kompletní kurzy programování v Javě

Abychom plně porozuměli jazyku Java, ohlédněme se do minulosti na to, jak se programovací jazyky vyvíjely. Bude pro nás totiž důležité pochopit, jak Java pracuje a proč je dobré programovat právě v tomto jazyce.

Vývoj programovacích jazyků

1. generace jazyků - Strojový kód

Procesor počítače umí vykonávat jen omezené množství jednoduchých instrukcí, které jsou uloženy jako sekvence bitů, jsou to tedy čísla. Ta se mu obvykle zadávají v hexadecimální (šestnáctkové) soustavě. Instrukce jsou tak elementární, že umožňují pouze např. sčítání adres nebo skoky mezi instrukcemi. Nelze např. jednoduše sečíst dvě čísla, musíme se na čísla dívat jako na adresy v paměti a takové sečtení čísel zabere několik instrukcí. Program sčítající dvě čísla by vypadal např. takto:

2104
1105
3106
7001
0053
FFFE
0000

Instrukce se procesoru předloží v binární podobě. Takovýto kód je samozřejmě extrémně nečitelný a závisí na instrukční sadě daného CPU. Určitě v tomto jazyce nebude jednoduché tvořit nějaké programy, bohužel každý program musí být nakonec do tohoto jazyka přeložen, aby mohl být na procesoru počítače spuštěn.

Strojový kód

2. generace jazyků - Assembler

Assembler (zkráceně ASM) není o nic jednodušší, než strojový kód, ale je lidsky čitelný. Jedná se o strojový kód, ve kterém mají instrukce slovní označení (kód), čili si člověk nemusí pamatovat čísla. Kódy instrukcí se poté přeloží na výše uvedený strojový kód. Stejný program by v ASM vypadal takto:

ORG 100
LDA A
ADD B
STA C
HLT
DEC 83
DEC –2
DEC 0
END

Vidíme, že je to poněkud lidštější, ale stále nezasvěcení lidé vůbec netuší, jak program funguje (včetně mne).

3. generace jazyků

Jazyky v třetí generaci konečně nabízí uživateli určitou abstrakci nad tím, jak program vidí počítač, zaměřují se na to, jak program vidí člověk. Naše čísla jsou vnímána již jako proměnné, zdrojový kód připomíná matematický zápis.

Sečtení dvou čísel by v jazyce C vypadalo takto:

int main(void)
{
    int a, b, c;
    a = 83;
    b = -2;
    c = a + b;
    return 0;
}
Tento výukový obsah pomáhají rozvíjet následující firmy, které dost možná hledají právě tebe!

Všichni asi tušíme, co program dělá, sečte čísla 83 a -2 a výsledek uloží do proměnné c. U všech jazyků třetí generace je samozřejmě výhodou vysoká čitelnost. S dalším vývojem šly jazyky ještě dál a přinesly objektově orientované programování, ale o tom až později. Jazyky v třetí generaci spadají v zásadě do třech kategorií:

Kompilované jazyky

Kompilované (neřízené) jazyky mají tedy svůj zdrojový kód v jazyce, kterému lidé dobře rozumí. Tento zdrojový kód se samozřejmě musí přeložit do strojového kódu, aby ho bylo možné na procesoru spustit. Tento překlad zajišťuje překladač (kompiler), který přeloží najednou celý program do stroj. kódu.

Kompiler

Kompilace má tyto výhody:

  • Rychlost - Jediné zbrždění spočívá v jednorázové kompilaci, přeložený program poté běží srovnatelně rychle, jako kdyby byl napsán např. v ASM.
  • Nepřístupnost zdroj. kódu - Program se šíří již zkompilovaný, není jej možné jednoduše modifikovat pokud zároveň nevlastníte jeho zdroj. kód.
  • Snadné odhalení chyb ve zdroj. kódu - Pokud zdrojový kód obsahuje chybu, celý proces kompilace spadne a programátor je s chybou seznámen. To značně zjednodušuje vývoj.

Dále jsou tu samozřejmě nevýhody:

  • Závislost na platformě - Program je stále závislý na platformě, tedy na typu procesoru a operačním systému. Zkompilovaný program nemůžeme vzít a přenést na jinou platformu bez toho, aby byl na této platformě zkompilován.
  • Nemožnost editace - Jakmile se program jednou zkompiluje do strojového kódu, nelze ho editovat jinak, než opětovnou kompilací. To pochopitelně platí i pro výše zmíněné jazyky.
  • Memory management - Vzhledem k tomu, že počítač danému programu nerozumí a jen mechanicky vykonává instrukce, můžeme se někdy setkat s velmi nepříjemnými chybami s přetečením paměti. Kompilované jazyky obvykle nemají automatickou správu paměti a jsou to jazyky nižší (s nižším komfortem pro programátora). Běhové chyby způsobené zejména špatnou správou paměti se kompilací neodhalí.

Příkladem kompilovaných jazyků jsou např. jazyk C, jeho objektový následník C++ nebo Pascal/Delphi.

Interpretované jazyky

Interpretace se snaží řešit problém přenositelnosti programů mezi různými platformami a také přichází s vyšším komfortem pro programátora. Interpret funguje podobně, jako kompiler, jen nepřekládá program celý najednou, ale překládá pouze to, co je v danou chvíli potřeba. (Interpreter znamená v angličtině tlumočník, tedy nejprve vyslechne jednu větu mluvčího a tu poté přeloží a vysloví. Překlad probíhá během proslovu, tedy běhu programu, po větách/instrukcích. Kompiler/překladač přeloží rozhovor celý najednou a poté ho celý přečte.). Můžeme si představit, že výše uvedený zdrojový kód by interpret četl po jednotlivých řádcích, tu část by vždy zkompiloval do strojového kódu a vykonal. Výsledek kompilace by zahodil a přesunul by se na další řádek. Možná vám to připadá jako plýtvání výkonem procesoru a je pravda, že tento způsob běhu programu také není zrovna nejrychlejší.

Interpret

Jaké může mít tedy tento postup výhody? Je jich hned několik:

  • Přenositelnost: Program je plně přenositelný, pokud existuje interpret pro danou platformu, půjde tam zdrojový kód programu spustit (a vývoj interpretu je snažší, než vývoj kompilátoru).
  • Jednodušší vývoj - Ve vyšších jazycích jsme odstíněni od správy paměti, kterou za nás dělá tzv. garbage collector (řekneme si o něm v seriálu více). Často také nemusíme ani zadávat datové typy a máme k dispozici vysoce komfortní kolekce a další struktury.
  • Stabilita - Díky tomu, že interpret kódu rozumí, předejde chybám, které by zkompilovaný program jinak klidně vykonal. Běh interpretovaných programů je tedy určitě bezpečnější, dále umožňuje zajímavou vlastnost, tzv. reflexi, kdy program za běhu zkoumá sám sebe, ale o tom později.
  • Jednoduchá editace - Program můžeme vyvíjet po částech a nahrávat na cílové umístění, díky tomu, že se nemusí kompilovat, ho je možné jednoduše editovat "za běhu".

Interpret má tři zásadní nevýhody:

  • Rychlost - Interpretace může být mnohdy velmi pomalá a program tak plně nevyužívá výkon počítače.
  • Často obtížné hledání chyb - Díky kompilaci za běhu se chyby v kódu objeví až v tu chvíli, kdy je kód spuštěn. To může být někdy velmi nepříjemné.
  • Zranitelnost - Protože se program šíří v podobě zdrojového kódu, každý do něj může zasahovat nebo krást jeho části.

Příkladem interpretovaného jazyka je např. PHP. Na většině webů ten poměrně pohodlný jazyk výkonově stačí, ale například Facebook používá speciální kompilovanou verzi PHP, zájemci ať se podívají na projekt HipHop for PHP.

Jazyky s virtuálním strojem

Napadlo vás, co by se stalo, kdyby se oba dva výše zmíněné způsoby spojily? Pokud ano, gratuluji, vynalezli jste virtuální stroj. Jedná se o nejmodernější podobu jazyka, která je v současné době také nejrozšířenější a nejlepší volbou pro vývoj většiny aplikací. Nebudu tajit, že do této kategorie spadá samotná Java nebo C#.

Zdrojový kód je nejprve přeložen do tzv. mezikódu, kterému se u Javy říká bytecode. Jedná se v podstatě o strojový (binární) kód, který má ale o poznání jednodušší instrukční sadu a přímo podporuje objektové programování. Tento mezikód je potom díky jednoduchosti relativně rychle interpretovatelný tzv. virtuálním strojem (tedy interpretem, v případě Javy je to tzv. JVM - Java Virtual Machine). Výsledkem je strojový kód pro náš procesor.

Virtuální stroj

Určitě jste trochu vyděšeni, ale věřte, že jsme v podstatě odstranili nevýhody interpreta i kompileru a můžeme využívat mnohé z jejich výhod:

  • Odhalení chyb ve zdrojovém kódu - Díky kompilaci do bytekódu jednoduše odhalíme chyby ve zdrojovém kódu.
  • Stabilita - Díky tomu, že interpret kódu rozumí, zastaví nás před vykonáním nebezpečné operace a na chybu upozorní. Můžeme také provádět reflexi (i když pro bytekód, ale od toho jsme většinou odstíněni).
  • Jednoduchý vývoj - Máme k dispozici hitech datové struktury a knihovny, správu paměti za nás provádí garbage collector.
  • Slušná rychlost - Rychlost se u virtuálního stroje pohybuje mezi interpretem a kompilerem. Virtuální stroj již výsledky své práce po použití nezahazuje, ale dokáže je cachovat, sám se tedy optimalizuje při četnějších výpočtech a může dosahovat až rychlosti kompileru. Start programu bývá pomalejší, protože stroj překládá společně využívané knihovny.
  • Málo zranitelný kód - Aplikace se šíří jako zdrojový kód v bytekódu, není tedy úplně jednoduše lidsky čitelná.
  • Přenositelnost - Asi je jasné, že hotový program poběží na každém železe, na kterém se nachází virtuální stroj.

Java a JDK

Java je distribuována ve třech edicích:

  • Java SE - Standardní Edici budeme používat pro začátek
  • Java EE - Enterprise Edice není ve skutečnosti jiná Java, ale sada knihoven do JSE, která umožňuje vytvářet velké webové aplikace. Je poměrně komplikovaná, ale ve firmách extrémně žádaná. Pokud se ji naučíte, budete velmi žádaní programátoři.
  • Java ME - Mikro Edice běží v SIM kartách, pračkách a dalších elektronických zařízeních (Oracle tvrdí, že Java pohání 9 miliard zařízení).

Pro spuštění našich aplikací budeme potřebovat JRE (Java Runtime Environment), což je běhové prostředí obsahující virtuální stroj. Pro vývoj budeme potřebovat JDK (Java Development Kit), které obsahuje knihovny a nástroje pro vývojáře.

Java je zadarmo pro nekomerční použití. Od verze 11 je Java pro komerční účely placená, ale naštěstí existuje edice OpenJDK, kterou lze používat zadarmo i pro komerční aplikace. Aplikace v Javě lze také spouštět přímo ve webovém prohlížeči pomocí Java Web Start. Ten se také automaticky stará o aktualizaci vaší aplikace.

Jazyky s virtuálním strojem ctí objektově orientované programování a jedná se o současný vrchol vývoje v této oblasti. Existují i jazyky 4. a 5. generace, ale ty mají specifické použití a nebudeme se s nimi zde zatím zabývat.

Nyní víme, s čím to vlastně budeme pracovat.

V příští lekci, Apache NetBeans a první konzolová aplikace, si ukážeme práci s IDE (programátorským prostředím) NetBeans a vytvoříme si svůj první program.


 

Všechny články v sekci
Základní konstrukce jazyka Java
Přeskočit článek
(nedoporučujeme)
Apache NetBeans a první konzolová aplikace
Článek pro vás napsal David Čápka
Avatar
Uživatelské hodnocení:
551 hlasů
David je zakladatelem ITnetwork a programování se profesionálně věnuje 13 let. Má rád Nirvanu, sushi a svobodu podnikání.
Unicorn university David se informační technologie naučil na Unicorn University - prestižní soukromé vysoké škole IT a ekonomie.
Aktivity

 

 

Komentáře
Zobrazit starší komentáře (76)

Avatar
Pavla Mikušová:13.8.2020 22:46

První lekce byla krásně (jednoduše) vysvětlena, což jako laik velmi vítám. Po jejím přečtení a dalších článků jsem se utvrdila v tom, že itnetwork byla dobrá volba! Díky.

 
Odpovědět
13.8.2020 22:46
Avatar
Josef Svačinka:13.2.2021 20:49

První lekce je prostě super.

Odpovědět
13.2.2021 20:49
V životě je pořád čemu se učit.
Avatar
Jaromír Schod:21.2.2021 12:59

Jasné, přehledné, výstižné. Díky!

 
Odpovědět
21.2.2021 12:59
Avatar
Daniel Vincura:19.5.2021 4:12

Úvodní lekce.. Přehledné a srozumitelné, ikdyž jsem trochu zmatený..

Odpovědět
19.5.2021 4:12
Vinci
Avatar
Bohumil Rupec:5.8.2021 6:42

Ahoj, rozhodl jsem se, že se nebudu spoléhat na práci od druhých, ale na práci pro druhé a tyto lekce vnímám jako dobrý začátek nové příležitosti. BTW: velice pěkně napsáno a vysvětleno. Děkuji

 
Odpovědět
5.8.2021 6:42
Tento výukový obsah pomáhají rozvíjet následující firmy, které dost možná hledají právě tebe!
Avatar
Václav Pešek:18.9.2021 12:16

Přehledné. Super. Děkuji. Více uvidíme dál ...

 
Odpovědět
18.9.2021 12:16
Avatar
Jarda Bláha
Člen
Avatar
Jarda Bláha:14.10.2021 17:45

Zatím super :-)

 
Odpovědět
14.10.2021 17:45
Avatar
Lenka Polláková:17.10.2021 22:06

ok

 
Odpovědět
17.10.2021 22:06
Avatar
Jaroslav Drobek:24. ledna 9:53

rámcová abstraktní lekce, jistě není cílem pochopit beze zbytku, jak to všechno funguje, a to perfekcionisty někdy pálí :o
..a co JSE?

 
Odpovědět
24. ledna 9:53
Avatar
Martin Šiška:25. května 2:08

aaaaaaaaaaaaa­aaaaaaaaaaaaa­aaaaaaaaaaaaa­aaaaaaaaaaaaaa

 
Odpovědět
25. května 2:08
Děláme co je v našich silách, aby byly zdejší diskuze co nejkvalitnější. Proto do nich také mohou přispívat pouze registrovaní členové. Pro zapojení do diskuze se přihlas. Pokud ještě nemáš účet, zaregistruj se, je to zdarma.

Zobrazeno 10 zpráv z 86. Zobrazit vše