Основные версии и продукты Java

Сразу оговоримся, что под продуктами здесь понимаются программные решения от компании Sun, являющиеся "образцами реализации" (reference implementation).

Итак, впервые Java была объявлена 23 мая 1995 года. Основными продуктами, доступными на тот момент в виде бета-версий, были:

• Java language specification, JLS, спецификация языка Java (описывающая лексику, типы данных, основные конструкции и т.д.);
• спецификация JVM ;
• Java Development Kit, JDK - средство разработчика, состоящее в основном из утилит, стандартных библиотек классов и демонстрационных примеров.

Спецификация языка была составлена настолько удачно, что практически без изменений используется и по сей день. Конечно, было внесено большое количество уточнений, более подробных описаний, были добавлены и некоторые новые возможности (например, объявление внутренних классов), однако основные концепции остаются неизменными. Данный курс в большой степени опирается именно на спецификацию языка.

Спецификация JVM предназначена в первую очередь для создателей виртуальных машин, а потому практически не используется Java -программистами.

JDK долгое время было базовым средством разработки приложений. Оно не содержит никаких текстовых редакторов, а оперирует только уже существующими Java -файлами. Компилятор представлен утилитой javac ( java compiler). Виртуальная машина реализована программой java. Для тестовых запусков апплетов существует специальная утилита appletviewer. Наконец, для автоматической генерации документации на основе исходного кода прилагается средство javadoc.

Первая версия содержала всего 8 стандартных библиотек:

• java.lang - базовые классы, необходимые для работы любого приложения (название - сокращение от language);
• java.util - многие полезные вспомогательные классы;
• java.applet - классы для создания апплетов ;
• java.awt, java.awt.peer - библиотека для создания графического интерфейса пользователя ( GUI ), называется Abstract Window Toolkit, AWT, подробно описывается в лекции 11;
• java.awt.image - дополнительные классы для работы с изображениями;
• java.io - работа с потоками данных (streams) и с файлами;
• java.net - работа с сетью.

Таким образом, все библиотеки начинаются с java, именно они являются стандартными. Все остальные (начинающиеся с com, org и др.) могут меняться в любой версии без поддержки совместимости.

Финальная версия JDK 1.0 была выпущена в январе 1996 года.

Сразу поясним систему именования версий. Обозначение версии состоит из трех цифр. Первой пока всегда стоит 1. Это означает, что поддерживается полная совместимость между всеми версиями 1.х.х. То есть программа, написанная на более старом JDK, всегда успешно выполнится на более новом. По возможности соблюдается и обратная совместимость - если программа откомпилирована более новым JDK, а никакие новые библиотеки не использовались, то в большинстве случаев старые виртуальные машины смогут выполнить такой код.

Вторая цифра изменилась от 0 до 4 (последняя на момент создания курса). В каждой версии происходило существенное расширение стандартных библиотек (212, 504, 1781, 2130 и 2738 - количество классов и интерфейсов с 1.0 по 1.4), а также добавлялись некоторые новые возможности в сам язык. Менялись и утилиты, входящие в JDK.

Наконец, третья цифра означает развитие одной версии. В языке или библиотеках ничего не меняется, лишь устраняются ошибки, производится оптимизация, могут меняться (добавляться) аргументы утилит. Так, последняя версия JDK 1.0 - 1.0.2.

Хотя с развитием версии 1.х ничего не удаляется, конечно, какие-то функции или классы устаревают. Они объявляются deprecated, и хотя они будут поддерживаться до объявления 2.0 (а про нее пока ничего не было слышно), пользоваться ими не рекомендуется.

Вместе с первым успехом JDK 1.0 подоспела и критика. Основные недостатки, обнаруженные разработчиками, были следующими. Во-первых, конечно, производительность. Первая виртуальная машина работала очень медленно. Это связано с тем, что JVM, по сути, представляет собой интерпретатор, который работает всегда медленнее, чем исполняется откомпилированный код. Однако успешная оптимизация, устранившая этот недостаток, была еще впереди. Также отмечались довольно бедные возможности AWT, отсутствие работы с базами данных и другие.

В декабре 1996 года объявляется новая версия JDK 1.1, сразу выкладывается для свободного доступа бета-версия. В феврале 1997 года выходит финальная версия. Что было добавлено в новом выпуске Java?

Конечно, особое внимание было уделено производительности. Многие части виртуальной машины были оптимизированы и переписаны с использованием Assembler, а не C, как до этого. Кроме того, с октября 1996 года Sun развивает новый продукт - Just-In-Time компилятор, JIT. Его задача - транслировать Java байт-код программы в "родной" код операционной системы. Таким образом, время запуска программы увеличивается, но зато выполнение может ускоряться в некоторых случаях до 50 раз! С июля 1997 года появляется реализация под Windows и JIT стандартно входит в JDK с возможностью отключения.

Были добавлены многие новые важные возможности. JavaBeans - технология, объявленная еще в 1996 году, позволяет создавать визуальные компоненты, которые легко интегрируются в визуальные средства разработки. JDBC ( Java DataBase Connectivity) обеспечивает доступ к базам данных. RMI (Remote Method Invocation) позволяет легко создавать распределенные приложения. Были усовершенствованы поддержка национальных языков и система безопасности.

За первые три недели JDK 1.1 был скачан более 220.000 раз, менее чем через год - более двух миллионов раз. На данный момент версия 1.1 считается полностью устаревшей и ее развитие остановилось на 1.1.8. Однако из-за того, что самый распространенный браузер MS IE до сих пор поддерживает только эту версию, она продолжает использоваться для написания небольших апплетов.

Кроме того, с 11 марта 1997 года компания Sun начала предлагать Java Runtime Environment, JRE (среду выполнения Java ). По сути дела, это минимальная реализация виртуальной машины, необходимая для исполнения Java -приложений, без компилятора и других средств разработки. Если пользователь хочет только запускать программы, это именно то, что ему нужно.

Как видно, самым главным недостатком осталась слабая поддержка графического интерфейса пользователя ( GUI ). В декабре 1996 года компании Sun и Netscape объявляют новую библиотеку IFC (Internet Foundation Classes), разработанную Netscape полностью на Java и предназначенную как раз для создания сложного оконного интерфейса. В апреле 1997 года объявляется, что компании планируют объединить технологии AWT от Sun и IFC от Netscape для создания нового продукта Java Foundation Classes, JFC, в который должны войти:

• усовершенствованный оконный интерфейс , который получил особое название - Swing ;
• реализация Drag-and-Drop;
• поддержка 2D-графики, более удобная работа с изображениями;
• Accessibility API для пользователей с ограниченными возможностями

и другие функции. Компания IBM также поддержала разработку новой технологии. В июле 1997 года стала доступна первая версия JFC. Первоначально библиотеки назывались, например, com.sun.java.swing для компонентов Swing. В марте 1998 года вышла финальная версия этой технологии. За полгода продукт был скачан более 500.000 раз.

Выход следующей версии Java 1.2 много раз откладывался, но в итоге она настолько превзошла предыдущую 1.1, что ее и все последующие версии начали называть платформой Java 2 (хотя номера, конечно, по-прежнему отсчитывались как 1.х.х, см. выше описание правил нумерации). Первая бета-версия стала доступной в декабре 1997 года, а финальная версия была выпущена 8 декабря 1998 года, и за первые восемь месяцев ее скачали более миллиона раз.

Список появившихся возможностей очень широк, поэтому перечислим наиболее значимые из них:

• существенно переработанная модель безопасности, введены понятия политики (policy) и разрешения (permission);
• JFC стал стандартной частью JDK, причем библиотеки стали называться, например, javax.swing для Swing (название javax указывает, что до этого библиотека считалась расширением Java );
• полностью переработанная библиотека коллекций (collection framework) - классов для хранения набора объектов;
• Java Plug-in был включен в JDK ;
• улучшения в производительности, глобализации (независимости от особенностей разных платформ и стран), защита от "проблемы-2000".

С февраля 1999 года исходный код самой JVM был открыт для бесплатного доступа всем желающим.

Самое же существенное изменение произошло 15 июня 1999 года, спустя полгода после выхода JDK 1.2. На конференции разработчиков JavaOne компания Sun объявила о разделении развития платформы Java 2 на три направления:

• Java 2 Platform, Standard Edition ( J2SE );
• Java 2 Platform, Enterprise Edition ( J2EE );
• Java 2 Platform, Micro Edition ( J2ME ).

На самом деле, подобная классификация уже давно назрела, в частности, различных спецификаций и библиотек насчитывалось несколько десятков, а потому они нуждались в четкой структуризации. Кроме того, такое разделение облегчало развитие и продвижение на рынок технологии Java.

J2SE предназначается для использования на рабочих станциях и персональных компьютерах. Standard Edition - основа технологии Java и прямое развитие JDK (средство разработчика было переименовано в j2sdk).

J2EE содержит все необходимое для создания сложных, высоконадежных, распределенных серверных приложений. Условно можно сказать, что Enterprise Edition - это набор мощных библиотек (например, Enterprise Java Beans, EJB) и пример реализации платформы (сервера приложений, Application Server), которая их поддерживает. Работа такой платформы всегда опирается на j2sdk.

J2ME является усечением Standard Edition, чтобы удовлетворять жестким аппаратным требованиям небольших устройств, таких как карманные компьютеры и сотовые телефоны.

Далее развитие этих технологий происходит разными темпами. Если J2SE уже была доступна более полугода, то финальная версия J2EE вышла лишь в декабре 1999 года. Последняя версия j2sdk 1.2 на данный момент - 1.2.2.

Тем временем борьба за производительность продолжалась, и Sun пытался еще больше оптимизировать виртуальную машину. В марте 1999 года объявляется новый продукт - высокоскоростная платформа (engine) Java HotSpot. Была оптимизирована работа с потоками исполнения, существенно переработаны алгоритмы автоматического сборщика мусора ( garbage collector ) и многое другое. Ускорение действительно было очень существенным, всегда заметное невооруженным взглядом за несколько минут работы с Java -приложением.

Новая платформа может работать в двух режимах - клиентском и серверном. Режимы различались настройками и другими оптимизирующими алгоритмами. По умолчанию работа идет в клиентском режиме.

Развитие HotSpot продолжалось более года, пока в начале мая 2000 года высокопроизводительная JVM не вошла в состав новой версии J2SE. В эту версию было внесено еще множество улучшений и исправлений, но именно прогресс в скорости работы стал ключевым изменением нового j2sdk 1.3 (последняя подверсия 1.3.1).

Наконец, последняя на данный момент версия J2SE 1.4 вышла в феврале 2002 года. Она была разработана для более полной поддержки web-сервисов (web services). Поэтому основные изменения коснулись работы с XML (Extensible Markup Language). Другое революционное добавление - выражение assert, позволяющее в отладочном режиме проверять верность условий, что должно серьезно упростить разработку сложных приложений. Наконец, были добавлены классы для работы с регулярными выражениями.

За первые пять месяцев j2sdk 1.4 было скачано более двух миллионов раз. В августе 2002 года уже была предложена версия 1.4.1, остающаяся на данный момент самой современной.

В заключение для демонстрации уровня развития Standard Edition приведем стандартные диаграммы, описывающие все составляющие технологии, из документации к версиям 1.3 и 1.4.

1.1.Составляющие технологии версии 1.3.

1.2. Составляющие технологии версии 1.4.

Заключение

В этой лекции мы рассказали о том, какая непростая ситуация сложилась в корпорации Sun в эпоху развития персональных компьютеров в конце 1990 года. Патрик Нотон в своем письме сумел выявить истинные причины такого положения и обозначить истинные цели для создания успешного продукта. Благодаря этому при поддержке Джеймса Гослинга начался проект Green. Одним из продуктов, созданных в рамках этого проекта, стала совершенно новая платформа OaK. Для ее продвижения Sun учредила дочернюю компанию FirstPerson, но настоящий успех пришел, когда платформу, переименовав в Java, сориентировали на применение в Internet.

Глобальная сеть появилась в апреле 1993 года с выходом первого браузера Mosaic 1.0 и завоевывала пользовательскую аудиторию с поразительной скоростью. Первым примером Java -приложений стали апплеты, запускаемые при помощи специально созданного браузера HotJava. Наконец, после почти четырехлетней истории создания и развития, Java была официально представлена миру. Благодаря подписанию лицензионного соглашения с Netscape, это событие стало поистине триумфальным.

Были рассмотрены различные варианты применения Java. Отдельно был описан язык Java Script, который, несмотря на сходство в названии, имеет не так много общего с Java. Подробно рассмотрены отличительные особенности Java. Описаны базовые продукты от Sun: JDK и JRE. Кратко освещена история развития версий платформы Java, включая добавляемые технологии и продукты.

Лекция 2. Основы объектно-ориентированного программирования