Java

Java ist eine von Oracle entwickelte objektorientierte Programmiersprache und ist Hauptbestandteil des Moduls Einführung in die Informatik (EINI). Programme, die in Java geschrieben werden, müssen vor ihrer Ausführung in sogenannten Bytecode übersetzt werden. Dieser Bytecode kann anschließend von einem anderen Programm, einer sogenannten virtuellen Maschine, interpretiert und ausgeführt werden.

Verwendung

Da Programme, die in Java geschrieben werden, in Bytecode übersetzt werden, können diese Programme auf allen Rechnern, auf denen eine entsprechende virtuelle Maschine installiert ist, ausgeführt werden. Dies hat den Vorteil, dass ein Java Anwendungsentwickler (ihr) sein Programm nicht für jede Plattform (z.B. 32/64-Bit Intel/ARM Architekturen, MIPS Maschinen usw.) anpassen muss, sondern davon ausgehen kann, dass solange eine virtuelle Maschine für ein entsprechendes Gerät existiert, sein Programm dort auch funktioniert.

Entsprechend konzentriert sich die Entwicklung in Java weniger auf hardwarenahe Programmierung, also dem direkten Ansprechen von Geräten über Signale zwischen CPU und Gerät (wie z.B. "Lesekopf der Festplatte, bewege dich 10nm nach links und lese Daten aus!", s. Treiber), sondern mit dem Verwenden von vorgegebenen Modulen um plattformunabhängig Programme zu entwickeln, die auf weit verbreiteten Betriebssystemen (Windows, Linux, Andorid, MacOS) von Anwendern verwendet werden können.

Konzepte

In der Liteartur findet man viele Begriffe, die versuchen Java zu beschreiben: Klassenbasiert, objektorientiert, strukturiert, imperativ, funktional, generisch, reflexiv und nebenläufig. An diesen Begriffen sollten Sie sich für die Veranstaltung EINI nicht zu sehr aufhalten, aber eine kurze Erklärung dieser Begriffe sollten wir Ihnen nicht schuldig bleiben:

• Klassenbasiert: Programme werden in Java in sogenannten Klassen aufgeteilt, welche einen Bauplan für Datenstrukturen, die in einem Programm verwendet werden, repräsentieren.
• Objektorientiert: Abstraktionen von Datenstrukturen werden durch eine Klasse beschrieben und anschließend anhand dieses Bauplans instanziiert. Ein Großteil der zweiten Hälfte der Veranstaltung beschäftigt sich mit diesem Thema.
• Strukturiert: Java bietet viele Möglichkeiten einem Programmierer es syntaktisch zu ermöglichen sein Programm auch lesbar zu gestalten, sodass die Semantik des Programmes sich leicht aus seiner Syntax ableiten lässt.
• Imperativ: Javaprogramme werden durch Folgen von Anweisungen beschrieben. Ein Großteil des ersten Teils der Veranstaltung beschäftigt sich mit diesem Thema.
• Funktional: Seit Java 1.8 (2014) ist es möglich, sich in Java auch Eigenschaften funktionaler Programmiersprachen zu Nutze zu machen. Dies ist für diese Veranstaltung jedoch nicht relevant.
• Generisch: In Java können Module so geschrieben werden, dass sie leicht für viele Datenstrukturen angepasst werden können. Dazu gibt es ein eigenes Feature der Prgorammiersprache, die jedoch für diese Veranstaltung nicht relevant ist.
• Reflexiv: Es ist in Java während der Ausführung eines Programmes möglich, den internen Zustand des Programmes auszuwerten und zu manipulieren. Dies ist ein forgeschrittenes Feature, was für diese Veranstaltung nicht relevant ist.
• Nebenläufig: Es gibt Sprachelemente in Java, die es ermöglichen, parallel laufende Teilprogramme miteinander zu synchronisieren und kooperieren zu lassen. Dies ist ein fortgeschrittenes Feature, was für diese Veranstaltung nicht relevant ist.

Zusammenfassend

Die Konzepte von Java, mit denen wir uns in dieser Veranstaltung beschäftigen, sind die der imperativen Programmierung und der objektorientierten, klassenbasierten Abstraktion von Datenstrukturen. Java bietet für den interessierten Studenten noch wesendlich mehr, jedoch würde dies den Umfang der Veranstaltung sprengen und dem Ziel, ihnen den grundlegenden Umgang mit einer Programmiersprachen beizubringen, entgegenwirken.

Einordnung

Java ist sowohl eine compilierte, als auch eine interpretierte Programmiersprache. Diese Mehrdeutigkeit liegt in dem Konzept der Plattformunabhängigkeit zu Grunde. Im Gegensatz zu z.B. C, welche eine Programmiersprache ist, deren Programme für jede Architektur neu in Maschinensprache übersetzt (compiliert) werden müssen, und JavaScript, welche eine Programmiersprache ist, deren Programme von einem sogenannten Interpreter direkt ausgelesen werden und für welche der Interpreter dann die Maschinenbefehle ausführt, ist Java eine Programmiersprache, welche sowohl von einem Übersetzer in eine andere Sprache (Bytecode) übersetzt wird, als auch anschließend der Bytecode von der Java Virtual Machine interpretiert wird.