Charakterisierung von Java

Aussprache

Java deutsch: ˈjaːva, USA: ˈʤɑːvə, selten auch: ˈʤævə

Der Name der Programmiersprache Java

Mitte 1991 entstand ein Vorgänger von Java unter dem Namen Oak (als der Erfinder Gosling einen Namen suchte, sah er aus seinem Fenster auf eine Eiche, englisch “oak ”).

Wegen Warenzeichenkonflikten (oder weil Oak nicht so erfolgreich war? Oder die weltweite Aussprache weniger bekannt war? Oder weil der Name nicht von einem Techniker kommen sollte?) mußte der Name aber später geändert werden, und die Wahl fiel dann 1995 auf Java.

Nach der indonesischen Insel Java wird Arabica-Kaffee auch "Java -Bohne" genannt, weil diese Insel früher viel Arabica-Kaffee exportierte. In den USA wird daher (starker, gebrühter oder auch beliebiger) Kaffee umgangssprachlich auch „Java“ genannt.

Der Text “The Java(tm) White Paper: The HotJava World-Wide Web Browser ” zitiert “It's a jungle out there, So drink your Java ” als “T-shirt caption from Printer's Inc Cafe, Palo Alto, California ” (320 S California Avenue, 94306) (Ein T-Shirt mit dieser Beschriftung oder diese Beschriftung alleine hing in jenem Kaffee möglicherweise auch an der Wand). Der Name „Java “ stammt vermutlich daher. (“Operating on multiple platforms in heterogeneous networks invalidates the traditional schemes of binary distribution, release, upgrade, patch, and so on. To survive in this jungle, the Java language must be architecture-neutral, portable, and dynamically adaptable.” — The Java™ Language Environment, A White Paper)

Der Name „Java “ könnte aber auch ausdrücken, daß die Erfinder der Programmiersprache gerne Kaffee (im Printer's Inc Cafe ) trinken.

Geschichte

Die portable objektorientierte Programmiersprache des Internetzeitalters wurde am 23. März 1995 von sun microsystems veröffentlicht.

Schon in den 80er Jahren experimentierte der von IBM zu Sun gekommene Entwickler Gosling mit Erweiterungen für C++, welche das Übertragen von Programme von einem Computertyp zu einem anderen erleichtern sollten. Da C++ als zu wenig robust für die beabsichtigten Anwendungsgebiete erschien, entstand 1991 die Programmiersprache Oak, welche für Geräte wie Fernsteuerungen und set-top boxes für Fernseher eingesetzt wurde, sie wurde so aber nie wirklich erfolgreich oder populär. Im Herbst 1994 entstand ein in Oak geschriebener Web-Browser WebRunner, eine erste Veröffentlichung erfolgte im Dezember 1994 in einem kleinen Kreis, 1995 wurde Oak in Java und WebRunner in HotJava umgenannt. HotJava wurde im Mai 1995 auf der SunWorld '95 einer breiteren Öffentlichkeit vorgestellt. Der Anzeiger HotJava selber kennt keine Dateiformate oder Protokolle, alle Darstellungen von Dateien werden durch Programme verwirklicht, die bei Bedarf von Fremdrechnern kopiert werden. Diese „Einschübe“ sind in Java ausgeführt, und so auf vielen Rechnertypen lauffähig. Dadurch ist der Anzeiger flexibel erweiterbar und kann bei Bedarf neue Dateitypen und Protokolle „erlernen“.

Damals befürchtete man, daß Microsoft bald mit einem Konkurrenzprodukt Blackbird reagieren würde, wodurch ein gewisser Zeitdruck empfunden wurde. Dies erklärt, daß einige Teile der Sprache und Bibliothek zunächst noch als nicht ganz ausgereift erschienen, was aber bei den meisten anderen Produkten auch nicht anders ist.

Java wurde dann 1995 und besonders 1996 populär, weil Java es erlaubte, Programme, welche Applets genannt wurden, in Web-Seiten einzubetten. Es hieß damals: “Sun 's Java is the hottest thing on the Web since Netscape.”. Java wurde aber auch für Programme außerhalb eines Web-Browsers eingesetzt.

1995 Beta

1996 JDK 1.0

1997 JDK 1.1

1998 J2SE 1.2

1999

2000 J2SE 1.3

2001

2002 J2SE 1.4

2003

2004 J2SE 5.0

2005

2006 Java SE 6

2007

2008

2009

2010

2011 Java SE 7

2012

2013

2014 Java SE 8

2015

2016

2017 Java SE 9 (unterstützt nur noch x64 -Architekturen (kann nicht mehr unter einem 32-Bit-Windows installiert werden.))

2018 Java SE 10 (»var«), Java SE 11 (neue Oracle -Lizenz)

2019 Java SE 12

Popularität

Java ist seit zirka 1999 eine der populärsten Programmiersprachen sowohl in der Ausbildung als auch im gewerblichen Bereich.

Laut Tiobe und Sourceforge ist Java mit 15 % die zweitpopulärste Programmiersprache (Stand: Anfang 2015). Im April 2015 wurde Java auf TIOBE wieder die populärste Programmiersprache. Obwohl die Popularität von Java für Webdienste etwas nachließ, wird Java 2015 oft für Android -Programmierung eingesetzt.

Nach einer Analyse der GULP Information Services GmbH löste Java im Oktober 1999 erstmals C++ als meistnachgefragte Programmiersprache auf dem Projektmarkt ab.

Quellen

http://www.tiobe.com/index.php/tiobe_index
http://lang-index.sourceforge.net/
http://en.wikipedia.org/wiki/Measuring_programming_language_popularity

2017 wurde Java „Programmiersprache des Jahres“ des Heise -Verlags (heise.de/-3583597) und eine von zehn Programmiersprachen, die man lernen sollte (heise.de/-3636059). 2015 war Java „Programmiersprache des Jahres“ bei TIOBE.

Geschwindigkeit

Da bei der Abarbeitung von Java -Programmen immer auch gleichzeitig noch die virtuelle Java -Maschine simuliert wird und ein Programm zur automatischen Speicherverwaltung läuft und einige zusätzliche Sicherheitsprüfungen vorgenommen werden, laufen Java -Programme langsamer als Programme, welche direkt auf einem nicht-simulierten Prozessor laufen. Jedoch ist diese Verlangsamung inzwischen nur noch gering, und Java -Programme laufen heute oft schneller als in den 90er Jahren und schneller als Programme vieler andere Programmiersprachen. Sie brauchen vielleicht 2-3 mal mehr Zeit als die schnellsten möglichen Programme, aber dieser Geschwindigkeitsunterschied ist in vielen Fällen kaum noch bemerkbar. Zum Vergleich: Programme in vielen anderen beliebten Programmiersprachen (wie derzeit beispielsweise Python) sind oft sogar 20 oder 30 Mal langsamer als die schnellsten möglichen Programme!

Quellen

http://benchmarksgame.alioth.debian.org/u64/which-programs-are-fastest.php
http://benchmarksgame.alioth.debian.org/u64/which-programs-are-fastest-firstlast.png

Portabilität

Java -Programme sind relativ portabel, sie laufen also auf einer Vielzahl verschiedener Geräte (Windows, Macintosh, Linux, teilweise Android ).

Dadurch, daß Java -Programme nicht direkt auf einem speziellen Computer laufen, sondern nur auf der simulierten virtuellen Maschine, können sie auf jedem Computer laufen, für den es eine virtuelle Java -Maschine gibt. Dies bedeutet, daß Java -Programme in der Regel ohne weitere Überarbeitung auf mehr verschiedenen Typen von Computer (mit unterschiedlichen Prozessoren und Betriebssystemen) laufen können als Programme, die in anderen Sprachen spezielle für ein bestimmtes Betriebssystem und/oder einen Prozessortyp geschrieben wurden.

Anwendungen, die heute in Java geschrieben werden, haben die Chance auch noch morgen auf einer Vielzahl von Umgebungen verwendbar zu sein.

Auf den meisten neuen Rechnern können auch Anwendungen in Java ausgeführt werden — die Betonung liegt bei dieser Feststellung darauf, daß dies unabhängig von dem verwendeten Betriebssystem geschehen kann — ja selbst ohne weiteres Betriebssystem ist dies möglich: Dann kann die Javalaufzeitumgebung (Java Runtime Environment, JRE) die Rolle eines Betriebssystems übernehmen. Dadurch, daß auf jeder Rechnerarchitektur und unter jedem Betriebssystem die gleiche virtuelle Javamaschine (Java Virtual Machine, JRE) emuliert wird, sind Java-Klassen (Byte-Codes) portabel.

Sicherheit

Da Java -Programme in einem simulierten Computer laufen, können sie gegenüber dem realen Computer weitgehend abgeschottet werden, wodurch der reale Computer vor bösartigen Java -Programmen geschützt werden kann. Dieser Schutz ist aber nicht perfekt, daß Programme Sicherheitslücken ausnutzen können, um ihn zu unterlaufen. Über diese Problematik wurde manchmal in Zusammenhang mit der Sicherheit von Java in der Presse berichtet. Es wäre aber falsch zu glauben, daß Java -Programme nun unsicherer seien als ausführbare Programme wie beispielsweise exe-Dateien, denn wenn die zusätzliche Sicherheit von Java versagt, dann bedeutet dies ja nur, daß Java -Programme damit auf das niedrige Sicherheitsniveau von exe-Dateien zurückfallen. Es ist auch nicht immer ein Sicherheitsgewinn zugunsten von JavaScript - und Flash -Programmen auf Web-Seiten auf Java -Programme zu verzichten, da hinsichtlich JavaScript und Flash ebenfalls immer wieder von Sicherheitslücken berichtet wurde.

Java enthält ein integriertes Sicherheitskonzept um fremde Programme auf einer Maschine mit eingeschränkten Rechten (z.B. hinsichtlich des Dateizugriffs oder der Kommunikation) laufen zu lassen.

Einsatzgebiete

Zwei wichtige Einsatzgebiete von Java sind heute Programme, die auf Web-Servern laufen und neuerdings Programme für Android -Geräte.

Während Java ursprünglich eher für den Einsatz auf der Seite des Klienten in Form von Applets gedacht war, wird es heute auch serverseitig eingesetzt, beispielsweise in Form sogenannter Servlets, welche die Funktionalität von CGI-Skripts übernehmen und dabei beispielsweise eine Datenbankverbindung herstellen können.

Unter anderem Ericson, Motorola und Siemens stellen seit 2001 auch Java-fähige Funktelefone her, für die Midlets in Java geschrieben werden können (Siehe auch: http://www.zucotto.com/whiteboard/). Android -Geräte werden üblicherweise in Java programmiert.

Webseiten, die mit ».jsp« enden, sind in der Regel mit Java programmiert worden.
Viele Entwicklungsumgebungen, die für die Java-Programmierung eingesetzt werden, sind in Java programmiert worden.
Java ist die Standardprogrammiersprache für Anwendungsprogramme von Android -Geräten.
Programme, die in Java programmiert wurden sind JDiskReport oder die Originalversion von Minecraft. Man findet unzählige weitere Java -Programme im Web.
Java wird auch für interne Aufgaben in Projekten eingesetzt, ohne daß die entstandenen Programme veröffentlicht werden.
In vielen Ausbildungen oder Berufen, die mit Softwareentwicklung zu tun haben, werden Java -Kenntnisse erwartet.
„Die bisher für die niedersächsischen Finanzämter entwickelten Anwendungen wurden stets in Java geschrieben“ – Heise Verlag, https://heise.de/-4128383

Was kann man mit Java machen?

Im Grundkurs lernen wir, Programme zu schreiben, welche die Ergebnisse von Rechnungen formatiert ausgeben können und mit Schleifen Tabellen ausgeben können.
Im Aufbaukurs lernen wir dann auch, Programm zu schreiben, die eine graphische Benutzeroberfläche aufbauen, und darüber mit dem Benutzer interagieren (kommunizieren) können.
Allgemein kann man mit Java Anwendungsprogramme erstellen, die mit unterschiedlichen Benutzeroberflächen (Text, GUI oder Web) ausgestattet werden können und unter verschiedenen Betriebssystemen laufen. Dabei kann man auf Verzeichnisse, Datenbanken und Webseiten zugreifen oder Musik und Videos wiedergeben. Mit wenigen Ausnahmen (wie beispielsweise Gerätetreiber für Windows ) kann man alle Anwendungsprogramme, Spiele, Kommunikationsprogramme, Verwaltungsprogramme, Steuerungsprogramme, Bearbeitungsprogramme, Hilfsprogramme, Meßprogramme, Regelungssysteme, Auswertungsprogramme und Informationssysteme, Organisationsprogramme, die man sich vorstellen kann und die man auch in einer anderen Sprache programmieren könnte, in Java programieren.

Anwendungsprogrammierung und Systemprogrammierung

Die Systemprogrammierung umfaßt die Programmierung von Programmen für die grundlegende Software eines Betriebssystems, für Infrastruktur wie Gerätetreiber, Kommunikationsstapel, virtuelle Maschinen, Betriebssysteme, Entwicklungsumgebungen oder Fundierungsbibliotheken (Bibliotheken mit universell nutzbaren Bestandteilen), es handelt sich hierbei oft um Programme, welche direkt mit Geräten kommunizieren oder die mit wenig Ressourcen auskommen müssen oder die direkt mit solchen Programmen interagieren. Solche Programme verfügen selten über eine Benutzeroberfläche.

Die Anwendungsprogrammierung umfaßt die Entwicklung von Anwendungsprogrammen, also Programmen für ein bestimmten Aufgabe, beispielsweise für die Buchhaltung oder ein bestimmtes Computerspiel. Ein Anwendungsprogramm verfügt oft über eine Benutzeroberfläche.

Die Systemprogrammierung ist im allgemeinen schwieriger als die Anwendungsprogrammierung, da sie mehr Kenntnisse, mehr Abstraktionsfähigkeit und eine längere Ausbildung verlangt.

Java ist eher für die Anwendungsprogrammierung gedacht und geeignet.

Erlernbarkeit

Java ist einfacher zu erlernen und anzuwenden als C++. Java vermeidet Eleganz zugunsten von Verständlichkeit.

Applets

Seit 1996 können viele HTML-Anzeigeprogramme „Java-Applets“ darstellen, also Programme, die „in einer Web-Seite laufen“. Da nicht alle Browser die aktuelle Java -Versionen vollständig unterstützen, laufen Applets aber nicht immer problemlos. Spätestens seit dem Jahre 2003 stellt man fest, daß die Bedeutung von Applets nicht so groß ist, wie 1996 angenommen wurde. Dies lag möglicherweise an Kompatibilitäts- und Sicherheitsprobleme und fehlende Medienfunktionen (Videowiedergabe). Im Jahre 2015 werden Applets nur noch selten verwendet. Im Jahre 2018 sind Applets vollständig aus aktuelle Java-Technik entfernt worden.

Standardbibliothek

Java hat eine relativ große Standardbibliothek (Sammlung vordefinierter Programmteile), so daß schon mit der Standardausgabe der Sprache viele Aufgaben erledigt werden können.

Bei der Java-Programmierung macht sich der Programmierer verschiedenen Klassenbibliotheken zunutze, so etwa JavaFX für die Erstellung einer graphischen Benutzeroberfläche oder JDBC zur Datenbankanbindung mit SQL. Die Java Beans sind Komponenten, die durch Einhaltung eines bestimmten Schnittstellenstandards in verschiedenen Umgebungen eingesetzt werden können.

Für Java gibt es eine Vielzahl von Zusatzbibliotheken und Hilfsprogrammen, welche die Programmierung erleichtern und die teilweise kostenlos sind.

Zur Laufzeit kann ein Java -Programm Klassen aus dem Netz nachladen.

Syntax

Java wurde damit beworben, daß es „das Beste“ vorangegangener Sprachen aufgegriffen und gleichzeitig unnötige oder störende Sprachelemente eliminiert hat und die Syntax von Java Ähnlichkeiten mit der von C++ aufweist. So sollten C++ -Programmierer zur Verwendung von Java motiviert werden. Tatsächlich unterscheidet sich Java aber in so vielen Punkten von C++, daß ein C++ -Programmierer doch Vieles neu lernen muß.

Programmierung großer Programme

Das zeitgenössische Paradigma des objektorientierten Programmierens mit Klassen und Schnittstellen wird von Java unterstützt, so daß Programmierer auf viele veröffentlichte Verfahren der objektorientierten Programmierung zurückgreifen können.

Der Speicher von Java -Programmen wird automatisch verwaltet, was die Programmierung einfacher und sicherer macht.

Java unterstützt die übersichtliche Gliederung größerer Programme durch Klassen und Pakete.

Tabelle

Tabelle

C++ Java

Spezifikation vorhanden + +
Spezifikation zugänglich o +
Spezifikation unabhängig + o
Mehrere Implementationen + +
populär + +
effizient + o
Schnittstellen zu VNG o +
Portabilität o +
Speicherverwaltung o +
Erlernbarkeit - o
Sicherheit o o
Weitergebbarkeit + o
Quellcodeschutz + o

Tabelle (Legende)

                           
Spezifikation vorhanden    Gibt es eine formale und korrekte Beschreibung der Programmiersprache?
Spezifikation zugänglich   Ist die Spezifikation einfach erhältlich?
Spezifikation unabhängig   Ist die Spezifikation herstellerunabhängig
Mehrere Implementationen   Gibt es mehrere Implementationen (also Ausführer) verschiedener Hersteller?
populär                    Wird die Sprache häufig eingesetzt?
effizient                  Sind die erzeugten Programme schnell und speicherschonend? 
Schnittstellen zu VNG      Sind Zugriffe auf Verzeichnisse, Netz und Graphik Teil der Sprache? 
Portabilität               Sind die Programme leicht auf andere Computertypen übertragbar?
Speicherverwaltung         Gibt es eine automatische Speicherverwaltung?
Erlernbarkeit              Ist die Sprache leicht zu erlernen?
Sicherheit                 Hat die Sprache immer wirksame Mechanismen gegen bestimmte Fehler?
Weitergebbarkeit           Können die kompilierten Programm leicht weitergegeben werden?
Quellcodeschutz            Ist der Quellcode bei Weitergaben von Programm unlesbar?

+                          Ja
o                          mit Einschränkungen
-                          Nein