Java là gì? Tìm hiểu kiến thức cơ bản về ngôn ngữ lập trình Java

Một từ khóa đang được tìm kiếm nhiều trong giới công nghệ thông tin chính là “Java là gì?”. Java được hiểu chính là một loại ngôn ngữ lập trình có bậc cao được nhiều người sử dụng. Mặc dù trên thị trường ngày nay có rất nhiều ngôn ngữ lập trình khác ra đời. Nội dung dưới đây của Mona Media sẽ giúp bạn có thể hiểu rõ về ngôn ngữ lập trình Java là gì, hãy cùng khám phá một cách chi tiết thông qua bài viết sau nhé!

Java là gì?

Được phát hành vào năm 1995 bởi Sun Microsystems, và do James Gosling khởi xướng. Java được định nghĩa chính là ngôn ngữ lập trình với bậc cao. Nó có xu hướng hướng đối tượng và cung cấp tính năng bảo mật mạnh mẽ. Bên cạnh đó, nó còn được định nghĩa như là một Platform. Ngày nay, Java hoạt động rộng rãi trên đa nền tảng bao gồm Windows, Mac và cả các phiên bản khác của UNIX.

Hiểu một cách rõ hơn, Java chính là ngôn ngữ lập trình có mục đích và hướng đối tượng. Nó được phát triển cho môi trường phân tán và cả phát triển phần mềm. Java không bị giới hạn bởi bất kỳ đối tượng và phần cứng hay cả hệ điều hành cụ thể nào do ngôn ngữ này có tính độc lập với nền tảng. Java còn cung cấp cho người dùng một cơ sở để có thể chỉ cần viết một lần và có thể chạy ở khắp nơi.

Những đặc điểm của Java (ngôn ngữ lập trình)

Tương tự C++, java hướng vào đối tượng

Đặc điểm đầu tiên chính là hướng vào đối tượng tương tự với C++. Java được tạo nhằm phục vụ cho mục đích chạy được trên đa nền tảng. Bên cạnh đó, một ngôn ngữ dễ học và thân thuộc với đa số người lập trình là điều mà các kỹ sư của Sun MicroSystem muốn tạo ra. Vì vậy, đây chính là sự sử dụng lại cú pháp của C và C++.

Tuy nhiên, để đảm bảo an toàn, dễ sử dụng nên thao tác với con trỏ trong Java bị lược bỏ. Bên cạnh đó, họ cũng lượt bỏ những thao tác overload, goto, struct và union.

Nền tảng độc lập phần cứng và hệ điều hành

Java có khả năng “cross-platform” được hiểu là có thể chạy tốt ở nhiều môi trường. Bên cạnh đó, có 2 cấp độ mã nguồn và nhị phân thể hiện khả năng độc lập phần cứng và hệ điều hành.

• Cấp độ mã nguồn: Java nhất quán cho tất cả các hệ điều hành và phần cứng khác nhau được hỗ trợ bởi một bộ thư viện Java. Bên cạnh đó, cũng giúp Java có thể biên dịch ở nhiều loại máy khác nhau mà không phát sinh lỗi.
• Cấp độ nhị phân: Ở cấp độ này, 1 mã biên dịch chạy trên nhiều nền tảng mà không cần dịch lại mã nguồn. Tuy nhiên, cần có Java Virtual Machine để dễ dàng thông dịch đoạn mã này.

Sử dụng ngôn ngữ thông dịch

Ngôn ngữ lập trình thường được chia ra làm 2 loại là ngôn ngữ thông dịch (Interpreter) và biên dịch (Compiler).

• Thông dịch: Quy chế thực hiện là dịch từng lệnh rồi chạy từng lệnh do đó lần sau chạy lại thì cần phải dịch lại.
• Biên dịch: Code sau khi được biên dịch, tạo ra 1 file thường là .exe, và file này có thể sử dụng lại mà không cần biên dịch nữa.

Java thuộc loại ngôn ngữ thông dịch, hay nói một cách chính xác hơn, Java là loại ngôn ngữ vừa biên dịch vừa thông dịch.

Cơ chế thu gom rác auto

Trong quá trình tạo ra các đối tượng trong Java, môi trường thời gian chạy Java sẽ tự động cấp phát không gian bộ nhớ đến các đối tượng ở trên heap.

Với ngôn ngữ như C C++, bạn cần yêu cầu hủy vùng nhớ bạn đã cấp phát, để tránh thất thoát vùng nhớ. Còn với ngôn ngữ lập trình Java sẽ hỗ trợ cho bạn điều đó, bạn sẽ không phải tự gọi hủy các vùng nhớ. Bộ thu dọn rác Java sẽ theo vết các tài nguyên đã được cấp. Khi không có bất kỳ tham chiếu nào đến vùng nhớ, bộ thu dọn rác tự động sẽ tiến hành thu hồi vùng nhớ đã được cấp phát.

Tính đa luồng

Java hỗ trợ lập trình multithread (đa tiến trình) nhằm thực hiện các công việc đồng thời. Cùng đó, cũng cung cấp các giải pháp sử dụng priority đồng bộ giữa các tiến trình.

Tính an toàn và độ bảo mật

Tính an toàn 

Tính năng an toàn của Java cho phép phát triển những hệ thống không virus, không có sự giả mạo, và việc xác thực dựa trên mã hóa khóa công khai.

Tính bảo mật

Java cung cấp môi trường quản lý program với nhiều mức độ khác nhau.

• Mức độ 1: Chỉ có thể truy xuất dữ liệu, và phương phức thông qua giao diện mà được lớp cung cấp.
• Mức độ 2: Trình biên dịch kiểm soát các đoạn mã để tuân thủ các quy tắc của ngôn ngữ Java trước khi thực hiện thông dịch.
• Mức độ 3: Trình thông dịch kiểm tra mã bytecode kiểm tra các đoạn mã này có đảm bảo được các quy định, quy tắc trước khi thực thi.
• Mức độ 4: Java kiểm soát việc nộp các lớp đến bộ nhớ để giám sát quá trình vi phạm giới hạn truy xuất trước khi được nạp vào hệ thống.

Java được sử dụng để làm gì?

Java được phổ biến và đã chiếm lĩnh vực công nghệ từ đầu năm 2000. Nó được ứng dụng trong những lĩnh vực cụ thể sau:

• Desktop App (media player, antivirus, và acrobat reader…)
• Web App (javatpoint.com, irctc.co.in,…)
• Enterprise App – xử lý nghiệp vụ ngân hàng,…
• Thiết bị Mobile cho các ứng dụng trên IOS và Android.
• Hệ thống bộ nhúng.
• Và những lĩnh vực khác như smart card, robot và game app.

Ba thành phần chính của kiến trúc và môi trường Java

Ba thành phần chính khi nhắc đến kiến trúc và môi trường của Java bao gồm: JVM – Máy ảo Java, JRE – môi trường thời gian chạy Java và cuối cùng là JDK – bộ phát triển Java.

JVM – Máy ảo Java

Máy ảo Java cung cấp môi trường và thời gian chạy trong đó bytecode sẽ thực thi. Nó thực hiện những nhiệm vụ như: Tải mã, xác minh mã, thực thi mã và tạo môi trường thời gian chạy.

JRE – Môi trường thời gian chạy của Java

Môi trường thời gian chạy Java chính là tập hợp công cụ nhằm phát triển các ứng dụng và cung cấp môi trường thời gian chạy các chương trình Java. JVM chính là một phần của JRE, phụ thuộc vào nền tảng. Bên cạnh đó, JRE cũng hỗ trợ thực hiện các chương trình Java như JVM, bộ công cụ giao diện của người dùng và cả công nghệ triển khai hay plugin Java,…

JDK – Bộ phát triển Java

JDK (Java Development Kit), đây chính là một bộ cung cấp môi trường cho sự phát triển và thực thi các chương trình của Java. JDK cũng bao gồm cả JRE. Nó chạy mã Java và bao gồm các tài nguyên khác như: trình biên dịch, trình lưu trữ, trình thông dịch/ trình tải, và trình tạo tài liệu.

Tất cả ba thành phần này hợp lại sẽ giúp xây dựng các chương trình Java. Bộ phát triển Java sẽ bao gồm: Appletviewer – để xem các applet Java, Java – trình thông dịch Java, Javap – trình tháo gỡ Java, Javah – chính là dành cho tệp tiêu đề C, Javac với chức năng trình biên dịch Java, Javadoc – để tạo tệp HTML và cuối cùng là Jdb – trình gỡ lỗi Java.

Ưu điểm và nhược điểm của Java

Bên cạnh những lợi ích mà Java mang lại thì cũng như bao ngôn ngữ lập trình khác Java cũng sẽ có bao gồm ưu và cả nhược điểm. Nó được liệt kê cụ thể bên dưới.

Ưu điểm

Sở dĩ Java được nhiều người tin dùng và sử dụng bởi nó sở hữu những ưu điểm sau:

• Java là ngôn ngữ độc lập hỗ trợ ở bất kỳ loại máy mà không cần sự hỗ trợ của các phần mềm đặc biệt.
• Đây là một loại ngôn ngữ lập trình cấp cao dễ học và hiểu.
• Như đã đề cập ở trên chính là khả năng hướng đối tượng góp phần tăng khả năng phát triển mã một cách dễ dàng và hiệu quả.
• Được xem là ngôn ngữ an toàn vì nó không sử dụng con trỏ.
• Đem lại hiệu quả trong cách quản lý bộ nhớ.
• Hỗ trợ tính năng đa luồng
• Bên cạnh đó là nhiều tính năng khác như: tự động thu gom rác, loại bỏ con trỏ và xử lý ngoại lệ cùng với nhiều tính năng khác.

Nhược điểm

• Cần phải xử lý các mức trừu tượng và biên dịch do là ngôn ngữ lập trình cấp cao.
• Có hiệu suất kém.
• Có không nhiều trình xây dựng giao diện người dùng đồ họa (GUI) bao gồm Swing, JavaFX, SWT và cả JSF.
• Gặp khó khăn trong quá trình đọc mã nếu viết những đoạn mã dài và phức tạp.

Tóm lại, Java chính là một giải pháp thiết thực cung cấp lợi ích thiết thực trong thời đại công nghệ internet. Hy vọng, bài viết trên sẽ giúp bạn có cái nhìn tổng quan về ngôn ngữ Java là gì và những tính năng của Java. Hy vọng nó sẽ giúp bạn trong công việc hiện tại.

Xem thêm:

• Ngôn ngữ JavaScript là gì? Tại sao nên thiết kế web bằng JS?
• Tìm hiểu về ngôn ngữ lập trình C#