جاوا چیست و چه کاربردی دارد؟

برنامه نویسان به آدم‌هایی با مصرف بالای قهوه مشهور هستند؛ تا جایی که خوردن قهوه بین برنامه نویسان، تبدیل به یک رسم شده است. کسی دقیقا نمی‌داند این رسم عجیب از چه زمانی شروع شده اما مسلما محبوبیت جاوا در اواسط دهه 1990 تا اوایل 2010 و لوگوی مشهور این زبان، در گسترش این عادت تاثیرگذار بوده! اما نسل جدید توسعه دهندگانی که در سال‌های اخیر شروع به فعالیت و یادگیری برنامه نویسی کرده‌اند، اطلاعات زیادی درباره جاوا ندارند و سوالات زیادی راجع به اینکه جاوا چیست و چه کاربردهایی دارد؛ چرا باید جاوا را یاد بگیریم و اینکه اصلا جاوا ارزش یادگیری در سال 2024 را دارد یا نه؟ مطرح می‌کنند.

در این مقاله از وبلاگ سبزلرن، به معرفی این زبان برنامه نویسی و پاسخ به سوالان مختلف درباره زبان برنامه نویسی جاوا می‌پردازیم.

جاوا چیست؟

زبان برنامه نویسی جاوا یک زبان شی‌گرا و چندمنظوره است که شباهت‌های زیادی به زبان‌های C و ++C دارد. در اصلی، جاوا از زبان C الهام گرفته و سعی کرده برخی از مشکلات آن را برطرف کند. از سوی دیگر، این زبان سادگی را به عنوان یکی از ویژگی‌های اصلی خود حفظ کرده که باعث محبوبیت بالای آن نزد توسعه دهندگان شده است. با استفاده از جاوا، امکان پیاده‌سازی تقریبا هر نوع برنامه‌ای وجود دارد؛ از توسعه برنامه‌های اندروید گرفته تا توسعه نرم افزار، توسعه هوش مصنوعی، علوم داده، طراحی بازی و حتی توسعه برنامه‌های وب!

برنامه‌هایی که با استفاده از زبان برنامه نویسی Java نوشته شده‌اند، باید در ماشین مجازی جاوا که با نام JVM شناخته می‌شود، اجرا شوند. به همین دلیل، امکان اجرای این برنامه‌ها در هر پلتفرم و سیستم عاملی که از ماشین مجازی جاوا پشتیبانی کند، وجود دارد و این موضوع، باعث شده این زبان به عنوان یک زبان برنامه نویسی پرتابل درنظر گرفته شود.

آیا جاوا همان جاوا اسکریپت است؟

مسلما خیر! زبان برنامه نویسی جاوا اسکریپت در شرکت نت اسکیپ ساخته شد و به صورت خاص در توسعه سمت کلاینت (Front-end) و برای ایجاد وب‌سایت‌های تعاملی و اضافه کردن عناصر داینامیک کاربرد داشت؛ در صورتی که جاوا با هدف پوشش مشکلات رایج C توسعه داده شد و یک زبان برنامه نویسی سطح بالا و شی‌گرا است.

زمانی که شرکت نت اسکیپ، زبان جاوا اسکریپت را منتشر کرد، نام آن را لایو اسکریپت (Live Script) گذاشته بود که چندان مورد استقبال برنامه نویسان قرار نگرفت. در این زمان، زبان برنامه نویسی جاوا در حال تبدیل شدن به یک ترند عظیم در حوزه برنامه نویسی بود و این شرکت، تصمیم گرفت با سوار شدن بر این موج، محصول خود را تبلیغ کند. نتیجه مثبت بود و جاوا اسکریپت به قدری پیشرفت کرد که اکنون تقریبا در هر جایی کاربرد دارد.

پیشنهاد می‌کنیم برای درک بهتر تفاوت جاوا و جاوا اسکریپت و مقایسه این دو، سری به مقایسه زبان برنامه نویسی جاوا اسکریپت و جاوا بزنید!

تاریخچه زبان Java

زبان برنامه نویسی Java توسط شرکت Sun Microsystems در دهه ۱۹۹۰ میلادی توسعه داده شد. شرکت سان میکروسیستمز در حال کار روی زبان برنامه نویسی جدیدی بود که بتواند مشکلات رایج C در اجرا در پلتفرم‌های مختلف و مشکلات دیگری که مربوط به مدیریت حافظه بودند را حل کند. جیمز گاسلینگ، مامور انجام این کار شد و توانست زبان برنامه نویسی فوق العاده‌ای را طراحی کند که علاوه بر برطرف کردن ضعف‌های گفته شده، ویژگی‌های مثبت زیادی را به عنوان یک زبان برنامه نویسی ارائه کرد. علاوه بر این، زبان جاوا به عنوان یک زبان شی‌گرا شناخته می‌شود و مفاهیم شی‌گرایی یا OOP به خوبی در آن پیاده‌سازی شده است.

این زبان برای اولین بار در سال ۱۹۹۵ منتشر شد و به سرعت، نزد توسعه‌دهندگان مختلف به محبوبیت رسید. شرکت اوراکل (Oracle) کمی بعد از محبوبیت بالای جاوا، امتیاز آن را خریداری کرد و مدیریت و توسعه آن را برعهده گرفت.

موارد استفاده از جاوا چیست و چه کاربردهایی دارد؟

جاوا در حوزه‌های مختلفی مورداستفاده قرار می‌گیرد. از توسعه وب در سمت سرور گرفته تا توسعه هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و حتی اینترنت اشیا! برای آشنایی سریع با مهمترین کاربردهای زبان جاوا، می‌توانید از تصویر زیر استفاده کنید!

همچنین در لیست زیر، موارد بیشتری از کاربردهای این زبان در شاخه‌های مختلف برنامه نویسی را معرفی کرده‌ایم!

• توسعه بک اند (Back-end)
• توسعه وب سرویس‌های RESTful
• توسعه GUI یا رابط کاربری گرافیکی در دسکتاپ
• توسعه محصولات میان‌افزار (برنامه‌های نرم افزاری برای ایجاد ارتباط بین نرم افزارهای مختلف در سیستم عامل‌ها)
• کاربرد در حوزه کلان داده و علم داده
• توسعه برنامه‌های علمی برای محاسبات و…
• توسعه اپلیکیشن‌های IoT
• توسعه نرم افزار و ابزارهای نرم افزاری
• توسعه ابزارهای امنیتی
• توسعه بازی و برنامه‌های اندروید
• توسعه برنامه‌ها و پلتفرم‌های مالی
• توسعه هوش مصنوعی و الگوریتم‌های مبتنی بر یادگیری ماشین
• توسعه برنامه‌ها و سیستم‌های Embeded
• توسعه برنامه‌های سازمانی
• توسعه برنامه‌های ابری (Cloud)

مهمترین مزایا و معایب جاوا چیست؟

هر زبان برنامه نویسی دارای مزایای و معایب خاص خود است. جاوا هم دارای مزیت‌هایی نسبت به دیگر زبان‌های برنامه نویسی است؛ اما ایرادات و مشکلاتی نیز دارد که امیدواریم با بروزرسانی‌های مختلف برطرف شوند.

دلایل محبوبیت جاوا چیست؟

در ابتدا به سراغ مهمترین مزایای Java که از قضا، برخی دلایل محبوبیت آن نیز محسوب می‌شوند، رفته و آنها را بررسی می‌کنیم.

ساده‌تر نسبت به C و  ++C

یکی از دلایل مهم برای توسعه زبانی دیگر به جای استفاده از C، این بود که کدهای آن دارای پیچیدگی‌های زیادی بودند. در صورتی که کدهای یک زبان دارای پیچیدگی زیادی باشد، مدیریت و نگهداری کدها کار بسیار سختی خواهد بود. جاوا با حذف بسیاری از ویژگی‌های اضافی ++C و C و کمی هم ساده‌سازی سینتکس، توانست محبوبیت چشمگیری را در زمان انتشار کسب کند.

الگوی عالی برای زبان‌های برنامه نویسی شی‌گرا

به معنای واقعی کلمه، جاوا یک زبان برنامه نویسی شی‌گرا است. تمام مفاهیم این سبک از برنامه نویسی، به خوبی در جاوا پیاده‌سازی شده و این زبان، برنامه نویسی شی‌گرا یا OOP را کاملا پذیرفته است.

استفاده از قواعد و قوانین شی گرایی به ما کمک می‌کنند برنامه‌ها و نرم‌افزارهای بزرگ را به ماژول‌ها و قطعات کوچک تقسیم کنیم. با این کار، می‌توانیم از این قطعات در بخش‌های مختلف و حتی دیگر پروژه‌ها استفاده کنیم و حتی برای مدیریت کدها و بروزرسانی کدهای قدیمی نیز با مشکلات کمتری مواجه می‌شویم.

عدم وابستگی به پلتفرم

این ویژگی، یکی از جذاب‌ترین مزایای جاوا محسوب می‌شود. تصویر کنید یک نرم افزار را با استفاده از این زبان توسعه داده‌اید که وابستگی خاصی به ویژگی‌های سیستم عامل مورداستفاده شما ندارد. در این صورت، می‌توانید با استفاده از کامپایلر جاوا، کدهای خود را به بایت‌کد تبدیل کنید. به این ترتیب می‌توانید نرم افزار را در هر سیستم عاملی که از ماشین مجازی جاوا پشتیبانی می‌کند اجرا کنید! در نتیجه می‌توانید بدون توجه به پلتفرم موردنظر، برای سیستم عامل‌های مختلف برنامه بنویسید.

مدیریت بهتر حافظه نسبت به C

یکی از مشکلاتی که قبل از توسعه جاوا وجود داشت، این بود که بعد از نوشتن کدها برنامه، باید به صورت دستی کدهای مربوط به مدیریت حافظه را هم می‌نشوتند. این کار زمان‌بر بود و خروجی آن نیز فقط کار را جلو می‌برد؛ اما جاوا با معرفی ویژگی مدیریت حافظه خودکار یا AMM توانست این مشکل را به خوبی حل کند.

همچنین یک ویژگی اضافه در این قسمت نسبت به C و ++C به زبان java اضافه شد که بازیافت حافظه یا Garbage Collector نام دارد. این ویژگی به توسعه دهندگان کمک می‌کند اشیا و توابعی دیگر از سوی برنامه فراخوانی نمی‌شوند و عملا استفاده‌ای ندارند را پاک کنند. با این کار، بخش کمتری از حافظه اشغال می‌شود و سرعت اجرای برنامه نیز تحت تاثیر قرار خواهد گرفت.

پایداری و امنیت بالا

یکی دیگر از مزایای مهم جاوا، پایداری و ثبات آن است. هر ساله یک بروزرسانی قابل توجه از سوی شرکت اوراکل برای این زبان منتشر می‌شود که ویژگی‌های جدید و کاربردی را به آن اضافه می‌کند. علاوه بر این، جامعه کاربری پویا و فعال جاوا نیز نقش مهمی در بهبود این زبان و توسعه ابزارهای شخص ثالث برای آن داشته است.

از طرف دیگر، تمهیدات امنیتی قابل توجهی برای توسعه برنامه‌هایی با امنیت بالا با استفاده از Java تدارک دیده شده که می‌تواند از بروز مشکلات امنیتی در پروژه‌های مبتنی بر جاوا جلوگیری کند. عدم استفاده از اشاره‌گرها (که در زبان C وجود دارد) و همچنین وجود یک ابزار مدیریت امنیت و دسترسی برای برنامه‌ها، از مهمترین قابلیت‌های امنیتی قابل استفاده در پروژه‌های مبتنی بر این زبان هستند.

کارایی بالا (MultiThread)

نخ یا thread به کوچک‌ترین واحد پردازشی گفته می‌شود. اجرای هرکدام از این نخ‌ها، به صورت موازی در جاوا وجود دارد. به این ترتیب، می‌توان به صورت همزمان چندین نخ را اجرا کرد تا بخش‌های مختلف برنامه به صورت همزمان بارگیری و پردازش شوند. این موضوع در افزایش بهره‌وری CPU در پردازش برنامه‌ها تاثیر مثبتی دارد و می‌تواند بر سرعت بارگزاری برنامه نیز تاثیرگذار باشد.

معایب جاوا چیست؟

تا اینجا از مزایای زبان برنامه نویسی جاوا صحبت کردیم و مهمترین آنها را معرفی کردیم. برخی از مشکلات و ایرادات در زبان جاوا وجود دارند که ممکن است محبوبیت آن را کمی کمتر کرده باشد؛ خصوصا در سال‌های اخیر که ابزارها و تکنولوژی‌های جدید و بسیار مفیدتری برای توسعه نرم افزار و سایر شاخه‌های برنامه نویسی به وجود آمده‌اند! در ادامه، توضیحات مختصری راجع به معایب جاوا ارائه شده است.

لایسنس پولی

در سیاست‌های جدید اوراکل برای مدیریت جاوا، از لایسنس‌های پولی رونمایی شد که شرکت‌ها و استفاده کنندگان تجاری این زبان را مجبور به پرداخت هزینه می‌کند. به این ترتیب شرکت‌های تجاری و تولید کننده محصولات نرم افزاری، باید برای استفاده از جاوا، مقدار استفاده خود از این زبان را ارزیابی کرده و مطابق با آن، هزینه پرداخت کنند. به این ترتیب در صورتی که هزینه استفاده از جاوا به صرفه نباشد، این شرکت‌ها مجبور به کوچ به دیگر تکنولوژی‌ها هستند.

کدهای طولانی با تشریفات اضافه

در بخش مزایا گفتیم جاوا دارای ساختار کد ساده‌تری نسبت به C است؛ این موضوع کاملا درست است اما امروزه و با معرفی زبان‌های برنامه نویسی که شباهت زیادی به زبان انگلیسی دارند، جاوا یک زبان با خوانایی پایین و کدهای طولانی درنظر گرفته می‌شود. استفاده از سمی کالن یا ; در انتهای هر خط کد، استفاده گسترده از آکولاد و پرانتز در کنار کلمات کلیدی متعدد، باعث شده کدهای جاوا بسیار طولانی و پیچیده باشند.

در تصویر زیر، مقایسه بسیار ساده‌ای برای نوشتن برنامه Hello World! با استفاده از پایتون و جاوا قرار داده‌ایم.

پیشنهاد دوره: آموزش پایتون

مشکلات مربوط به توسعه GUI در دسکتاپ

این مورد را نمی‌توان به عنوان یک ایراد درنظر گرفت؛ اما باز هم از جمله مشکلات موجود در برنامه‌های دسکتاپ ساخته شده با جاوا است. به طور کلی، برای توسعه رابط کاربری گرافیکی در اندروید، از محیط توسعه اندروید استودیو استفاده می‌شود که می‌تواند حس و حال بومی را در خروجی ارائه دهد؛ به این صورت کاربران اندرویدی می‌توانند به خوبی با برنامه و رابط کاربری آن ارتباط بگیرند.

اما در توسعه UI برنامه‌های دسکتاپ، چنین چیزی وجود ندارد و اصولا جاوا، فاقد شکل و شمایل قابل ذکری است. در اینجا توسعه دهندگان باید از ابزارهای توسعه UI جاوا در دسکتاپ استفاده کنند که شامل ابزارهایی نظیر JavaFX یا Swing می‌شود. هرکدام از این ابزارها نیز دارای مزایا و محدودیت‌هایی هستند؛ برای مثال Swing یک ابزار قدیمی در این زمینه است که دارای ویژگی کراس پلتفرم است و در عین حال، در برخی از محیط‌های توسعه جاوا نیز ادغام شده؛ اما در صورتی که از قالب‌ای از قبل آماده آن استفاده نکنید، با ناسازگاری‌های زیادی در توسعه UI دسکتاپ مواجه خواهید شد.

همچنین ابزار JavaFX نیز دارای ظاهر مدرن و مرتبی است؛ اما هنوز به بلوغ کافی نرسیده و نیاز به توسعه و نگهداری بیشتری دارد. در کل توسعه GUI دسکتاپ با استفاده از جاوا دارای چالش‌های زیای است که بسیاری از توسعه دهندگان را به سمت زبان‌های برنامه نویسی دیگر سوق داده است.

بهترین IDE برای جاوا چیست؟

انتخاب یک محیط توسعه یکپارچه برای برنامه نویسی با جاوا، بسیار مهم است؛ زیرا به شما کمک می‌کند از تمام پتانسیل جاوا برای توسعه برنامه‌ها و پروژه‌های خود استفاده کنید و بهترین عملکرد را از آن دریافت کنید. انتخاب یک IDE مناسب می‌تواند کمی چالش برانگیز باشد؛ زیرا باید نکات زیادی در این تصمیم‌گیری لحاط شوند. مواردی نظیر ادغام با ابزارهای مدیریت نسخه مثل گیت، قابلیت‌های پیشرفته برای خطایابی، تکمیل خودکار کدها، رابط کاربری مناسب، پشتیبانی و استفاده گسترده در کنار سازگاری با سیستم عامل شما، از مهمترین نکات انتخاب بهترین IDE برای جاوا هستند.

لیست زیر، شامل بهترین IDE برای استفاده از جاوا است.

• Eclipse
• IntelliJ IDEA
• NetBeans
• JDeveloper
• jCreator
• Android Studio (برای توسعه برنامه‌های اندروید)

همچنین ابزارهایی به نام ویرایشگر کد نیز وجود دارند که دارای امکانات کمتری برای توسعه هستند؛ اما می‌توانند راحتی و سرعت بالایی را به شما ارائه دهند. برای استفاده از این ابزارها، بهتر است JDK یا Java Development Jit را در سیستم عامل خود نصب کنید تا امکان تست و خطایابی برنامه فراهم شود. در لیست زیر، برخی از بهترین ویرایشگرها برای جاوا را آورده‌ایم.

• Visual Studio Code
• Sublime Text
• Notepad++
• Komodo
• Atom
• UltraEdit
• jEdit
• BlueFish
• Brackets

پیشنهاد می‌کنیم از چندین ویرایشگر استفاده کنید و در نهایت، بهترین را با توجه به سلیقه و نیازهای خود انتخاب کنید. نکته مهم این است که در برخی از این ابزارها، ممکن است نیاز به نصب افزونه خاصی برای استفاده از جاوا و کدنویسی با آن داشته باشید. به این مورد توجه کنید و حتما اطلاعات کاملی درباره نحوه استفاده از زبان برنامه نویسی Java در این برنامه‌ها کسب کنید.

پیشنهاد دوره: اموزش vs code

آیا یادگیری جاوا هنوز هم ارزش دارد؟

با توجه به معرفی و انتشار جاوا در سال 1995، می‌توان گفت نزدیک به 30 سال از انتشار این زبان گذشته و به نوعی، یک زبان برنامه نویسی قدیمی به شمار می‌آید. طی این سال‌ها رقبای قدرتمندی برای جاوا به وجود آمده‌اند که موفق به کسب مقدار قابل توجهی از بازار جاوا شده‌اند.

به طور کلی، استفاده از زبان برنامه نویسی جاوا در برخی از شاخه‌های برنامه نویسی در حال منسوخ شدن است؛ و مهمترین آنها نیز توسعه اپلیکیشن‌های اندروید است! فریمورک‌ها و زبان‌های برنامه نویسی برای توسعه اندروید به وجود آمده‌اند و بسیاری از شرکت‌ها در حال کوچ به آنها هستند؛ اما تعداد زیادی از زبان‌های برنامه نویسی نیز وجود دارند که مبتنی بر ماشین مجازی جاوا بوده و به نوعی، به این زبان وابسته هستند. از مهمترین این زبان‌ها می‌توان به اسکالا (Scala) اشاره کرد که یک زبان عالی برای توسعه نرم افزارهای مقیاس پذیر محسوب می‌شود.

از سوی دیگر، یادگیری جاوا می‌تواند برای افراد مبتدی مناسب باشد؛ زیرا با یادگیری این زبان می‌توان با مفهوم بسیار مهمی به نام شی‌گرایی آشنا شد و آن را درک کرد؛ زیرا جاوا یکی از بهترین زبان‌های شی‌گرا محسوب می‌شود. البته که یادگیری جاوا دارای چالیش‌های خاصی است و ممکن است برخی از افراد را از یادگیری برنامه نویسی دلسرد کند؛ اما در صورت یادگیری آن، قدم بزرگی در زندگی خود برمی‌دارید و در ادامه، روند یادگیری سایر زبان‌های برنامه نویسی را سریعتر طی می‌کنید.

معروف‌ترین رقبای زبان برنامه نویسی جاوا

با توجه به چندمنظوره بودن زبان برنامه نویسی جاوا، می‌توان جایگزین‌های زیادی برای آن معرفی کرد. تقریبا در هر حوزه‌ای که امکان استفاده از Java وجود دارد، حداقل دو رقیب قدرتمند و تازه نفس در حال فعالیت هستند که کار را برای این زبان سخت کرده‌اند. در زیر مهمترین رقبای جاوا را به تفکیک حوزه معرفی کرده‌ایم:

• توسعه وب (Back-end): پایتون، PHP، جاوا اسکریپت (محیط اجرایی js)
• توسعه نرم افزار (Desktop): #C، پایتون، جاوا اسکریپت، دارت، Go
• توسعه اندروید: کاتلین، دارت (فریمورک فلاتر)
• توسعه بازی: #C، پایتون، جاوا اسکریپت، C++، Lua
• علوم داده: پایتون، R، اسکالا
• هوش مصنوعی: پایتون، جاوا اسکریپت، Lisp

جمع‌بندی مطالب جاوا چیست؟

به عنوان جمع‌بندی مقاله جاوا چیست و چه کاربردهایی دارد، می‌توان گفت جاوا یک زبان برنامه نویسی همه‌منظوره و شی‌گرا است که علاوه بر کاربرد در توسعه نرم افزارهای دسکتاپ و اندروید، امکان استفاده در توسعه وب، توسعه هوش مصنوعی، اینترنت اشیا، هک و امنیت، علوم داده، توسعه بازی و… را دارد و توسط شرکت سان میکروسیستمز در سال 1995 معرفی شده است.

در انتها، زبان‌های پایتون، جاوا اسکریپت، سی‌شارپ، ++C و کاتلین، بزرگترین رقبای زبان برنامه نویسی جاوا هستند. این زبان‌ها همواره در حال رقابت با یکدیگر بوده و معمولا در بین 10 زبان برنامه نویسی محبوب در جهان قرار می‌گیرند.