Java

Java ist eine von Oracle entwickelte, objektorientierte Programmiersprache und 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, der sogenannten Java Virtual Machine, interpretiert und ausgeführt werden.

Verwendung

Programme, die in Java geschrieben werden, können auf allen Rechnern ausgeführt werden, auf denen eine virtuelle Maschine installiert ist. Dies hat den Vorteil, dass ein Java-Anwendungsentwickler sein Programm nicht für jede Plattform anpassen muss.

Entsprechend konzentriert sich die Entwicklung in Java weniger auf hardwarenahe Programmierung, also dem direkten Ansprechen von Geräten über Signale zwischen CPU und Gerät, sondern auf die Verwendung von vorgegebenen Modulen. Ziel ist die Entwicklung von plattformunabhängigen Programmen, die auf weit verbreiteten Betriebssystemen verwendet werden können.

Konzepte

Begriffe

In der Literatur gibt es viele Begriffe, die versuchen, Java zu beschreiben:

• Klassenbasiert: Programme werden in Java in sogenannte Klassen aufgeteilt. Diese repräsentieren einen Bauplan für die Datenstrukturen, die in einem Programm verwendet werden.
• 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 dem Programmierer viele Möglichkeiten sein Programm so lesbar zu gestalten, dass sich die Semantik des Programms 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 Klassen so geschrieben werden, dass sie leicht für viele andere Datenstrukturen angepasst werden können. Dazu gibt es ein eigenes Feature der Programmiersprache, das für diese Veranstaltung jedoch nicht relevant ist.
• Reflexiv: In Java ist es während der Ausführung eines Programms möglich, den internen Zustand der virtuellen Maschine auszuwerten und zu manipulieren. Dies ist jedoch ein fortgeschrittenes Feature, das 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 jedoch ein fortgeschrittenes Feature, das für diese Veranstaltung nicht relevant ist.

Zusammenfassung

Die Konzepte von Java, mit denen wir uns in dieser Veranstaltung beschäftigen, sind also die der imperativen Programmierung und der objektorientierten, klassenbasierten Abstraktion von Datenstrukturen.

Einordnung

Java ist sowohl eine compilierte als auch eine interpretierte Programmiersprache. Diese Mehrdeutigkeit liegt dem Konzept der Plattformunabhängigkeit zu Grunde. Javaprogramme werden in den meisten Fällen von einem Bytecodecompiler zu Bytecode übersetzt, jedoch gibt es auch Nativcompiler, die Javacode direkt in ausführbaren Maschinencode übersetzen. Der übersetzte Bytecode kann anschließend von einer virtuellen Maschine sehr effizient interpretiert werden. Heutzutage wird der von der virtuellen Maschine eingelesene Code sogar zur Laufzeit (JIT - Just In Time) in effizienten Maschinencode übersetzt. Das gestattet aus häufig ausgeführtem Code mehr Performanz zu holen.