جاوا (Java) چیست و چرا یادگیری آن مهم است؟

در عصری که تکنولوژی نقش مهمی در زندگی و کسب‌وکارها بازی می‌کند، آشنایی با زبان‌های برنامه‌نویسی به یک مهارت مهم و کاربردی برای بسیاری از افراد تبدیل شده است. در بین زبان‌های مختلف، جاوا (Java) یکی از پرکاربرد‌ترین و محبوب‌ترین گزینه‌ها در توسعه نرم‌افزار و در میان برنامه‌نویسان حرفه‌ای و شرکت‌های بزرگ به شمار می‌رود. جاوا در طی سال‌ها توانسته جایگاه ثابتی در زمینه‌های مختلف ازجمله توسعه‌ اپلیکیشن‌های موبایل، سیستم‌های سازمانی، برنامه‌های وب و حتی ابزار‌های هوش مصنوعی پیدا کند.

در این مقاله از مجله آسا، بررسی می‌کنیم که جاوا چیست، چه ویژگی‌هایی آن را در بین زبان‌های برنامه‌نویسی متمایز می‌کند و چرا یادگیری آن می‌تواند اهمیت زیادی داشته باشد.

Java چیست؟

جاوا یکی از پرکاربردترین زبان‌های برنامه‌نویسی شی‌ءگرا و همچنین یک پلتفرم نرم‌افزاری قدرتمند است که روی میلیاردها دستگاه در سراسر جهان اجرا می‌شود. از لپ‌تاپ و تلفن همراه گرفته تا کنسول‌های بازی و تجهیزات پزشکی، جاوا نقش مهمی در اجرای نرم‌افزارهای مختلف ایفا می‌کند. ساختار دستوری و قوانین این زبان بر پایه زبان‌های C و ++C طراحی شده و همین موضوع یادگیری آن را برای برنامه‌نویسانی که با این زبان‌ها آشنایی دارند، آسان‌تر می‌کند.

یکی از مهم‌ترین مزایای جاوا، قابلیت حمل یا پرتابل بودن آن است. برنامه‌ای که با جاوا روی یک لپ‌تاپ نوشته می‌شود، به‌راحتی قابل اجرا بر روی دستگاه‌های دیگر، ازجمله تلفن‌های همراه خواهد بود. این ویژگی کلیدی طوری طراحی شده که از همان اول، هدف اصلی طراحان جاوا را محقق کند: «یک‌بار بنویس، همه‌جا اجرا کن». این زبان در سال ۱۹۹۱ توسط جیمز گاسلینگ در شرکت Sun Microsystems طراحی شد و بعدها با واگذاری این شرکت، به مالکیت Oracle درآمد.

نکته‌ای که باید به آن توجه کنید، تفاوت اساسی بین جاوا و جاوااسکریپت است. برخلاف شباهت در نام این دو زبان، تفاوت‌های عمیق‌تری میان آن‌ها وجود دارد. برای مثال، جاوااسکریپت نیاز به کامپایل ندارد و بیشتر در مرورگرهای وب اجرا می‌شود؛ درحالی‌که کدهای جاوا باید پیش از اجرا کامپایل شوند و می‌توان آن‌ها را روی انواع پلتفرم‌ها و سیستم‌عامل‌ها اجرا کرد.

پیشنهاد مطالعه: تفاوت جاوا و جاوا اسکریپت چیست؟

با وجود ظهور مداوم ابزارها و زبان‌های برنامه‌نویسی جدید، جاوا همچنان جایگاه خود را حفظ کرده و حتی پس از گذشت بیش از دو دهه از زمان معرفی‌اش، یکی از محبوب‌ترین زبان‌ها برای توسعه نرم‌افزار به شمار می‌رود. توسعه‌دهندگان زیادی همچنان جاوا را به زبان‌هایی مثل C++، Python، Ruby، PHP، Swift و دیگر گزینه‌ها ترجیح می‌دهند. همین موضوع باعث شده که تسلط بر جاوا همچنان یکی از مهارت‌های مهم و ارزشمند برای حضور در بازار کار محسوب شود.

جاوا چگونه کار می‌کند؟

جاوا در واقع یک فناوری ترکیبی از زبان برنامه‌نویسی و پلتفرم‌های نرم‌افزاری است. برای ایجاد یک برنامه با جاوا، اول باید کیت توسعه جاوا (Java Development Kit – JDK) را دانلود و نصب کنید که برای سیستم‌عامل‌های ویندوز، مک‌او‌اس و لینوکس در دسترس است. پس از نوشتن کد با استفاده از زبان برنامه‌نویسی جاوا، این کد توسط یک کامپایلر به بایت‌کد‌ جاوا تبدیل می‌شود. مجموعه‌ای از دستور‌العمل‌ها که برای اجرا در ماشین مجازی جاوا (Java Virtual Machine – JVM) طراحی شده‌اند. JVM هم بخشی از محیط اجرایی جاوا (Java Runtime Environment – JRE) محسوب می‌شود.

بایت‌کد‌ جاوا بدون نیاز به تغییر، روی هر سیستمی که از JVM پشتیبانی می‌کند اجرا می‌شود؛ همین ویژگی باعث می‌شود جاوا قابلیت چند سکویی (Cross Platform) داشته باشد و آن را به زبانی مستقل از سیستم‌عامل تبدیل ‌کند.

پلتفرم نرم‌افزاری جاوا شامل سه بخش اصلی است:

۱. ماشین مجازی جاوا (JVM) که وظیفه‌ تفسیر و اجرای باید‌کد را دارد.

۲. رابط برنامه‌نویسی جاوا (Java API) که مجموعه‌ای کامل از کتابخانه‌ها و کلاس‌های آماده را در اختیار توسعه‌دهنده قرار می‌دهد (ازجمله ابزارهای مربوط به اشیای پایه، شبکه، امنیت، تولید XML و سرویس‌های وب).

۳. محیط کامل توسعه که به برنامه‌نویسان امکان می‌دهد تا به‌راحتی اپلیکیشن‌های پیشرفته‌ای طراحی و پیاده‌سازی کنند.

ترکیب جاوا و پلتفرم‌ نرم‌افزاری آن، بستری قوی و مطمئن را برای توسعه نرم‌افزار‌های سازمانی‌تجاری فراهم کرده که بار‌ها امتحان خودشان را در مقیاس‌های مختلف پس داده‌اند.

ویژگی‌های اصلی جاوا

یکی از دلایل اصلی محبوبیت زیاد جاوا در بین برنامه‌نویسان امروزی، سادگی و قابل‌فهم بودن طراحی آن است. جاوا در کنار امکانات مختلف و متنوع، طوری طراحی شده که یادگیری و استفاده از آن آسان باشد. همین موضوع آن را به گزینه‌ای مناسب برای طیف گسترده‌ای از توسعه‌دهندگان تبدیل کرده است. در ادامه، به برخی از دلایل اصلی ترجیح جاوا نسبت به زبان‌های برنامه‌نویسی دیگر اشاره می‌کنیم.

۱. منابع آموزشی با کیفیت بالا

جاوا قدمت زیادی دارد و همین موضوع باعث شده منابع آموزشی متنوعی برای آن در دسترس باشد؛ از مستندات دقیق و تخصصی گرفته تا کتاب‌ها و دوره‌های جامع، همگی به شما کمک می‌کنند تا مسیر یادگیری را به‌خوبی طی کنید. علاوه‌بر این، اگر تازه‌کار هستید، می‌توانید با مفاهیم پایه‌ای در Core Java شروع کنید و سپس به سراغ مباحث پیشرفته‌تر مانند Advanced Java بروید.

۲. شیء گرا بودن جاوا

جاوا یکی از اولین زبان‌های برنامه‌نویسی بود که به‌صورت کامل بر پایه‌ی الگوی شی‌ءگرایی (Object-Oriented Programming) طراحی شد. در برنامه‌نویسی شی‌ءگرا، ساختار کد نه صرفا بر پایه توابع و دستورات خطی، بلکه براساس کلاس‌ها و اشیاء سازمان‌دهی می‌شود. این رویکرد باعث افزایش ماژول‌پذیری (modularity)، قابلیت بازاستفاده از کد و نگهداری آسان‌تر برنامه‌ها می‌شود. امروزه بیشتر زبان‌های برنامه‌نویسی مدرن مثل Python، C++، C و Ruby هم از اصول شی‌ءگرایی پیروی می‌کنند و این سبک را به یک استاندارد در توسعه نرم‌افزار تبدیل کرده‌اند.

۳. توابع و کتابخانه‌های آماده

یکی از مزایای اصلی استفاده از جاوا، وجود مجموعه‌ای غنی و کامل از توابع و کتابخانه‌های داخلی است که فرایند توسعه را راحت می‌کند. شما به‌عنوان یک برنامه‌نویس نیازی ندارید همه چیز را از ابتدا بنویسید؛ چراکه جاوا ابزارهای آماده‌ متعددی برای پیاده‌سازی انواع پروژه‌ها به شما ارائه می‌دهد.

۴. جامعه کاربری فعال

جاوا یکی از بزرگ‌ترین و فعال‌ترین جامعه‌های برنامه‌نویسی را دارد. در صورت روبه‌رو‌ شدن با چالش‌های فنی یا سوالات تخصصی، می‌توانید از تجربه و پشتیبانی این جامعه بهره‌مند شوید. همچنین، خود پلتفرم جاوا به‌طور منظم توسط تیم‌های متخصص به‌روزرسانی می‌شود.

۵. ابزارهای توسعه قدرتمند

جاوا از ابزارهای توسعه‌ پیشرفته‌ای پشتیبانی می‌کند که امکان ویرایش خودکار، اشکال‌زدایی (Debugging)، تست، استقرار و مدیریت تغییرات را فراهم می‌کند. این ابزارها فرایند برنامه‌نویسی را از نظر زمان و هزینه بهینه می‌کنند.

۶. استقلال از پلتفرم

کدهای جاوا قابلیت اجرا روی هر سیستم‌عاملی مثل ویندوز، لینوکس، iOS یا اندروید را دارند، بدون این‌که نیازی به بازنویسی کد‌ وجود داشته باشد. این ویژگی در عصری که اپلیکیشن‌ها باید روی دستگاه‌های مختلف قابل اجرا باشند، یک مزیت بزرگ و مهم به حساب می‌آید.

۷. امنیت بالا

جاوا امکان اجرای کدهای نامطمئن را در یک محیط ایزوله و امن برایتان فراهم می‌کند. این کدها نمی‌توانند به سیستم میزبان آسیب برسانند، فایل‌ها را بخوانند یا بنویسند و یا ویروسی به سیستم انتقال دهند. علاوه‌بر این، سطوح امنیتی در جاوا کاملا قابل تنظیم هستند که این زبان را به گزینه‌ای مطمئن برای توسعه‌ی نرم‌افزارهای حساس تبدیل کرده است.

جاوا برای چه کار‌هایی استفاده می‌شود؟

جاوا به‌دلیل رایگان بودن، تطبیق‌پذیری بالا و قابلیت اجرا روی پلتفرم‌های مختلف، در توسعه‌ی طیف وسیعی از نرم‌افزارها چه محلی و چه توزیع‌شده نقش پررنگی دارد. در ادامه، به برخی از رایج‌ترین کاربردهای زبان برنامه‌نویسی جاوا اشاره می‌کنیم.

توسعه بازی‌های ویدئویی

تعداد زیادی از بازی‌های محبوب در زمینه‌های موبایل، دسکتاپ و کنسول‌های بازی با استفاده از جاوا ساخته شده‌اند. یکی از معروف‌ترین و محبوب‌ترین بازی‌هایی که با جاوا توسعه‌ پیدا کرده، Minecraft است. حتی بازی‌هایی که از تکنولوژی‌های پیشرفته‌ای مثل یادگیری ماشین یا واقعیت مجازی استفاده می‌کنند، با این فناوری توسعه پیدا می‌کنند.

رایانش ابری (Cloud Computing)

جاوا به‌دلیل اصل معروف خودش یعنی WORA (یک بار بنویس، همه جا اجرا کن)، گزینه‌ای ایدئال برای اپلیکیشن‌های مبتنی بر فضای ابری است. بسیاری از ارائه‌دهندگان خدمات ابری از آن برای اجرای برنامه‌های خود بر روی پلتفرم‌های مختلف استفاده می‌کنند.

کلان‌داده (Big Data)

جاوا در پردازش‌ داده‌های عظیم و پیچیده بسیار موثر عمل می‌کند. موتور‌های پردازش داده در بسیاری از سیستم‌های تحلیل بیگ دیتا از این زبان استفاده می‌کند.

هوش مصنوعی (AI)

جاوا مجموعه‌ای قدرتمند از کتابخانه‌های یادگیری ماشین را در اختیار توسعه‌دهندگان قرار می‌دهد. پایداری و سرعت بالای آن باعث شده برای توسعه اپلیکیشن‌های هوش مصنوعی، از جمله پردازش زبان طبیعی و یادگیری عمیق انتخابی مناسب باشد.

اینترنت اشیا (IoT)

جاوا در برنامه‌نویسی سنسورها و سخت‌افزارهای مربوط به دستگاه‌های IoT (اینترنت اشیا) هم کاربرد دارد. این دستگاه‌ها می‌توانند به‌صورت مستقل به اینترنت متصل شوند و جاوا نقش مهمی در کنترل آن‌ها ایفا می‌کند.

مزایا و معایب جاوا چیست؟

جاوا به‌عنوان یکی از پرکاربرد‌ترین زبان‌های توسعه نرم‌افزار، مزایا و معایب متعددی دارد. از یک سو، قابلیت‌های شیءگرایی، استقلال در پلتفرم و مدیریت خودکار حافظه، این زبان را به یک انتخاب محبوب در بین توسعه‌دهندگان تبدیل کرده است. از سوی دیگر، مصرف‌ بالای حافظه، زبان راه‌اندازی کُند و پیچیدگی برخی از کد‌ها، می‌تواند چالش‌هایی را در یک سری از پروژه‌ها به وجود بیاورد. در ادامه، مهم‌ترین مزایا و معایب جاوا را به شما معرفی می‌کنیم.

مزایا:

• سادگی در یادگیری و توسعه
• شیءگرایی کامل
• مستقل از پلتفرم
• پشتیبانی از پردازش توزیع‌شده
• امنیت بالا
• مدیریت هوشمند حافظه
• پشتیبانی از چندریسمانی (Multithreading)
• جمع‌آوری خودکار حافظه (Automatic Garbage Collection)

معایب:

• سرعت کم‌تر نسبت به زبان‌های سطح پایین
• ظاهر نه‌چندان بومی رابط‌های کاربری
• مصرف زیاد حافظه
• کد‌های طولانی و کم‌خوانا
• راه‌اندازی اولیه کند
• کنترل کمتر روی منابع سیستم
• عملکرد نه‌چندان مناسب در سیستم‌های بلادرنگ

سخن آخر

زبان برنامه‌نویسی جاوا به‌عنوان یک زبان برنامه‌نویسی محبوب و پرکاربرد، با ویژگی‌هایی مانند شی‌ءگرایی، قابلیت اجرا بر روی پلتفرم‌های مختلف، امنیت بالا و جامعه بزرگ توسعه‌دهندگان، همچنان جایگاه ویژه‌ای در دنیای توسعه نرم‌افزار دارد. این زبان به‌ویژه در زمینه‌هایی چون توسعه اپلیکیشن‌های موبایل، بازی‌های ویدئویی، پردازش داده‌های بزرگ، رایانش ابری و هوش مصنوعی کاربرد دارد و با وجود چالش‌هایی مانند مصرف بالای منابع و پیچیدگی‌های کد، هنوز هم به‌عنوان یکی از بهترین گزینه‌ها برای پروژه‌های مختلف در نظر گرفته می‌شود.

یادگیری Java نه‌تنها برای توسعه‌دهندگان حرفه‌ای، بلکه برای هر فردی که به‌دنبال ورود به دنیای برنامه‌نویسی است، یک مهارت ارزشمند و کاربردی محسوب می‌شود.

منابع

aws.amazon.com | ibm.com | geeksforgeeks.org | azure.microsoft.com