Ten artykuł dotyczy języka programowania. Zapoznaj się również z: inne znaczenia słowa "java".

Java to obiektowy język programowania stworzony przez grupę roboczą pod kierunkiem Jamesa Goslinga z firmy Sun Microsystems. Java jest językiem tworzenia programów źródłowych kompilowanych do kodu bajtowego, czyli postaci wykonywanej przez maszynę wirtualną. Język cechuje się silnym typowaniem. Jego podstawowe koncepcje zostały przejęte z języka Smalltalk (maszyna wirtualna, zarządzanie pamięcią) oraz z języka C++ (duża część składni i słów kluczowych).

Javy nie należy mylić ze skryptowym językiem JavaScript, z którym wspólną ma jedynie składnię podstawowych instrukcji.

Obecnym właścicielem tej technologii jest Oracle Corporation.

Główne koncepcje

Autorzy języka Java określili kilkanaście kluczowych koncepcji swojego języka. Najważniejsze z nich to:

Obiektowość

W przeciwieństwie do proceduralno-obiektowego języka C++, Java jest silnie ukierunkowana na obiektowość. Wszelkie dane i akcje na nich podejmowane są pogrupowane w klasy obiektów. O obiekcie można myśleć jako o samoistnej części programu, która może przyjmować określone stany i ma określone zachowania, które mogą zmieniać te stany bądź przesyłać dane do innych obiektów. Wyjątkiem od całkowitej obiektowości (jak np. w Smalltalku) są typy proste (int, float itp.).

// oznacza komentarz
// w tej postaci to obiekt reprezentujący kolorowy punkt
public class Figura {
 
    // właściwości (atrybuty/pola)
    private float środekX;
    private float środekY;
    private int kolor; //tak naprawdę do przechowywania(tworzenia)
                       //koloru używa się zazwyczaj obiektu java.awt.Color
 
    // operacje (metody)
    public float obliczPole() {
        return 0;
    }
    public float obliczObwód() {
        return 0;
    }
    public void wyświetl() {...}
    ...
}

Dziedziczenie

W Javie wszystkie obiekty są pochodną obiektu nadrzędnego (jego klasa nazywa się po prostu Object), z którego dziedziczą podstawowe zachowania i właściwości. Dzięki temu wszystkie mają wspólny podzbiór podstawowych możliwości, takich jak ich: identyfikacja, porównywanie, kopiowanie, niszczenie czy wsparcie dla programowania współbieżnego.

// "extends" oznacza dziedziczenie po klasie Figura pól: środekX, środekY i kolor 
// oraz metod: obliczPole, obliczObwód i wyświetl
public class Kwadrat extends Figura {
    // dodatkowe atrybuty
    private float wierzchołekX;
    private float wierzchołekY;
    private float długośćBoku;
 
    // "przesłaniamy" operacje rodzica, dzięki czemu dla każdej zdefiniowanej Figury
    // można policzyć pole czy obwód
    @Override
    public float obliczPole() {
        return długośćBoku*długośćBoku;
    }
    ...
}

Choć C++ udostępniał dziedziczenie wielobazowe, projektanci Javy odeszli od tego pomysłu. Java umożliwia jedynie dziedziczenie jednobazowe, a więc wyłącznie jedna klasa może przekazać swoje właściwości i operacje jako podstawę do rozszerzania ich o dodatkowe możliwości. Dzięki temu wyeliminowano możliwość konfliktów między właściwościami przekazywanymi przez klasy nadrzędne.

By zrekompensować spadek elastyczności wynikający z pojedynczego dziedziczenia wprowadzono interfejsy oraz podklasy umożliwiające wielokrotne dziedziczenie implementacji. Pozwalają one nazwać pewien określony zbiór operacji, dzięki czemu można określić, że dany obiekt, któremu przypisano dany interfejs (implementujący go), umożliwia wykonanie owego zestawu operacji.

Niezależność od architektury

Tę właściwość Java ma dzięki temu, że kod źródłowy programów pisanych w Javie kompiluje się do kodu pośredniego. Powstały kod jest niezależny od systemu operacyjnego i procesora, a wykonuje go tzw. wirtualna maszyna Javy, która (między innymi) tłumaczy kod uniwersalny na kod dostosowany do specyfiki konkretnego systemu operacyjnego i procesora. W tej chwili wirtualna maszyna Javy jest już dostępna dla większości systemów operacyjnych i procesorów.

Jednak z uwagi na to, że kod pośredni jest interpretowany, taki program jest wolniejszy niż kompilowany do kodu maszynowego. Z tego względu maszynę wirtualną często uzupełnia się o kompilator JIT. Istnieją również niezależne od Suna kompilatory Javy – przykładem podprojekt GCC o nazwie GCJ. W rezultacie powstaje szybszy kod, ale można go uruchamiać na jednej tylko platformie, a więc nie jest przenośny.

Sieciowość i obsługa programowania rozproszonego

Dzięki wykorzystaniu reguł obiektowości, Java nie widzi różnicy między danymi płynącymi z pliku lokalnego a danymi z pliku dostępnego przez HTTP czy FTP.

Biblioteki Javy udostępniają wyspecjalizowane funkcje umożliwiające programowanie rozproszone – zarówno między aplikacjami Javy (RMI) jak i między aplikacją Javy a aplikacjami napisanymi w innych językach (CORBA, usługi sieciowe). Inne biblioteki udostępniają możliwość pisania aplikacji uruchamianych w przeglądarkach internetowych (aplety Javy) oraz aplikacji działających ciągle po stronie serwera (serwlety).

Niezawodność i bezpieczeństwo

W zamierzeniu Java miała zastąpić C++ – obiektowego następcę języka C. Jej projektanci zaczęli od rozpoznania cech języka C++, które są przyczyną największej liczby błędów programistycznych, by stworzyć język prosty w użyciu, bezpieczny i niezawodny.

O ile po pięciu odsłonach Javy jej prostota jest dyskusyjna, o tyle język faktycznie robi dużo, by utrudnić programiście popełnienie błędu. Przede wszystkim Java ma system wyjątków czyli sytuacji, gdy kod programu natrafia na nieprzewidywane trudności, takie jak np.:

W innych językach programowania programista oczywiście może wprowadzić wewnętrzne testy sprawdzające poprawność danych, pozycję indeksu tablicy, inicjalizację zmiennych itd., ale jest to jego dobra wola i nie jest to jakoś szczególnie wspierane przez dany język. W Javie jest inaczej – obsługa wyjątków jest obowiązkowa, bez tego program się nie skompiluje. Przy tym obiekty wchodzące w skład pakietu standardowego Javy (i gros obiektów z pakietów pochodzących od poważnych programistów niezależnych) implementują wyjątki w każdym miejscu kodu, którego wykonanie jest niepewne ze względu na okoliczności zewnętrzne.

Sama obsługa wyjątków polega na napisaniu kodu, który wykona się w odpowiedzi na taką sytuację nadzwyczajną. Może to być np. podstawienie wartości domyślnej przy natrafieniu na nieprawidłową wartość parametru, zaniechanie danej akcji i powrót do stanu stabilnego czy choćby zapisanie pracy przed wyjściem. W sytuacji wyjątkowej program przerywa normalne wykonanie i tworzy specjalny obiekt wyjątku odpowiedniej klasy, który "wyrzuca" z normalnego biegu programu. Następnie zdefiniowany przez użytkownika kod "łapie" ten obiekt wyjątku i podejmuje odpowiednie działanie. Działanie może być dwojakiego typu: wspomniane wyżej środki zaradcze lub odrzucenie takiego "śmierdzącego jaja" dalej, do bloku programu, który nakazał wykonanie wadliwej operacji. Takie podawanie sobie wyjątku może być wieloetapowe i jeśli skończy się w bloku głównym programu powoduje jego przerwanie i ogłoszenie błędu krytycznego.

Oprócz systemu wyjątków Java od wersji 1.4 ma dwa inne systemy wspomagające pisanie niezawodnych programów: logowanie i asercje. Pierwsze pozwalają na zapisanie w plikach dziennika przebiegu działania programu, z dodatkową możliwością filtrowania zawartości, określenia poziomu logowanych błędów itp. Drugie rozwiązanie pozwala na upewnienie się, że pewne założenia co do określonych wyrażeń (np. że liczba, z której wyciągamy pierwiastek jest nieujemna) są prawdziwe. Asercje są o tyle ciekawe, że działają tylko z odpowiednią opcją wykonania programu, dzięki czemu programista może sprawdzić działanie programu, a później bez wysiłku spowodować pominięcie testowej części kodu po prostu przez ominięcie tej opcji.

Krytyka i kontrowersje

Język Java pomimo swoich wielu zalet, ma wiele wad w tym takie, które wzbudzają liczne kontrowersje: