Java là được nhiều lập trình viên biết đến là ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng (OOP), dựa trên các lớp (class). Ngôn ngữ Java được phát triển vào năm 1995 bởi Sun Microsystems do James Gosling khởi xướng.

Khác biệt với các ngôn ngữ lập trình khác, Java mang một màu sắc riêng. Thay vì biên dịch mã nguồn thành mã máy hoặc thông dịch mã nguồn mới có thể chạy được, thì Java được thiết kế để biên dịch mã nguồn thành bytecode, sau đó bytecode sẽ được môi trường thực thi chạy.

Ngôn ngữ Java được viết ra với tiêu chí “viết một lần, thực thi khắp nơi”. Hiện tại, chương trình phần mềm viết bằng Java có thể khởi tạo trên mọi nền tảng khác nhau chỉ qua một môi trường thực thi, điều kiện là môi trường đó phải phù hợp hỗ trợ nền tảng đó.

Đặc điểm của ngôn ngữ lập trình Java 

Đặc điểm của ngôn ngữ lập trình Java là gì? Sau đây là những đặc điểm cơ bản của ngôn ngữ Java mà bạn đọc có thể tham khảo, cụ thể:

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.

Ngôn ngữ thông dịch

Ngôn ngữ lập trình thường được chia ra làm 2 loại (tùy theo các hiện thực hóa ngôn ngữ đó) là ngôn ngữ thông dịch và ngôn ngữ biên dịch.

• Thông dịch (Interpreter): Nó dịch từng lệnh rồi chạy từng lệnh, lần sau muốn chạy lại thì phải dịch lại.
• Biên dịch (Compiler): Code sau khi được biên dịch sẽ tạo ra 1 file thường là .exe, và file .exe này có thể đem sử dụng lại không cần biên dịch nữa.

Ngôn ngữ lập trình Java thuộc loại ngôn ngữ thông dịch. Chính xác hơn, Java là loại ngôn ngữ vừa biên dịch vừa thông dịch. Cụ thể như sau

Khi viết mã, hệ thống tạo ra một tệp .java. Khi biên dịch mã nguồn của chương trình sẽ được biên dịch ra mã byte code. Máy ảo Java (Java Virtual Machine) sẽ thông dịch mã byte code này thành machine code  (hay native code) khi nhận được yêu cầu chạy chương trình.

Cơ chế thu gom rác tự động

Khi tạo ra các đối tượng trong Java, JRE sẽ tự động cấp phát không gian bộ nhớ cho các đối tượng ở trên heap.

Với ngôn ngữ như C \ C++, bạn sẽ phải yêu cầu hủy vùng nhớ mà bạn đã  cấp phát, để tránh việc thất thoát vùng nhớ. Tuy nhiên vì một lý do nào đó, bạn không hủy một vài vùng nhớ, dẫn đến việc thất thoát và làm giảm hiệu năng chương trình.

Ngôn ngữ lập trình Java hỗ trợ cho bạn điều đó, nghĩa là bạn không phải  tự gọi hủy các vùng nhớ. Bộ thu dọn rác của Java sẽ theo vết các tài nguyên đã được cấp. Khi không có tham chiếu nào đến vùng nhớ, bộ thu dọn rác sẽ tiến hành thu hồi vùng nhớ đã được cấp phát.

Tính năng động

So với ngôn ngữ lập trình C hay C++, Java có tính linh hoạt hơn. Bởi ngôn ngữ lập trình Java được thiết kế để thích ứng với nhiều môi trường phát triển khác nhau.

Tính bảo mật

Hiện tại, Java hỗ trợ bảo mật rất tốt nhờ các thuật toán mã hóa như mã hóa một chiều (one way hashing) hay mã hóa công cộng (public key), v.v. Nhờ đó mà khả năng bảo mật của ngôn ngữ này rất cao, giúp cho lập trình viên có thể yên tâm trong quá trình sử dụng để lập trình phần mềm, ứng dụng, v.v.

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.

Ứng dụng của ngôn ngữ lập trình Java 

Ngôn ngữ Java dùng để làm gì? Dưới đây là các ứng dụng của Java, bạn đọc nên tham khảo để hiểu rõ hơn về ngôn ngữ lập trình này.

• Điện toán đám mây: Đây được cho là miếng bánh ngon mà bất cứ công ty nào cũng muốn chiếm lĩnh thị phần. Với tính năng di động vốn có, Java sẽ là chìa khóa vàng giúp bạn quản lý các giải pháp điện toán đám mây được hiệu quả hơn. Ngoài ra, Java còn là ngôn ngữ lập trình đa mục đích, nó cho phép lập trình viên làm việc trên máy tính, ứng dụng di động và ứng dụng đám mây.
• Không gian nhúng: Từ đầu Java được phát triển với mục đích sử dụng cho các thiết bị nhúng. Tuy nhiên, sau này ngôn ngữ này được phát triển mở rộng hơn sang các lĩnh vực khác.
• Ứng dụng trong giao dịch chứng khoán: Lợi thế của Java là sử dụng phù hợp với các hệ thống có hiệu suất cao, mặc dù hiệu suất có thể thua so với ngôn ngữ native. Tuy nhiên, sự an toàn, linh động, tốc độ nhanh và bảo trì hiệu quả lại giúp cho Java được lựa chọn nhiều hơn.

Bên cạnh các ứng dụng trên, ngôn ngữ lập trình Java còn được dùng trong các ứng dụng khoa học, công nghệ big data hay phần mềm.

Ba thành phần chính của 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.

Nếu bạn đang muốn biết ngôn ngữ lập trình java là gì thì những chia sẻ trên của Cú Đêm chính là câu trả lời cho thắc mắc của bạn. Là một lập trình viên bạn nên hiểu và nắm rõ ngôn ngữ Java để hỗ trợ tốt hơn cho công việc của mình trong tương lai. Theo dõi Cú Đêm Solution để xem thêm nhiều thông tin hữu ích khác nhé!