Linguagem de Programação Java

1. Histórico e Contexto da Linguagem

• Criada em 1995 por James Gosling (canadense radicado nos EUA) na Sun Microsystems (empresa estadunidense) com o objetivo de ser uma linguagem para controlar pequenos dispositivos, como televisores, videocassetes e aparelhos de TV a cabo.

• Adquirida pela Oracle em 2008

• Licença GNU GPL (General Public License) - Gratuita, livre para baixar e usar, mas não para redistribuir. "Quase open source".

• A linguagem de programação Java é uma das linguagens de programação mais populares e amplamente utilizadas no mundo. 

  • Embora seja difícil saber o número exato de usuários, é estimado que existam mais de 9 milhões de desenvolvedores Java em todo o mundo*.

  • O PYPL (PopularitY of Programming Language) ranking baseado em buscas Google aponta Java na segunda posição de linguagem mais popular*

  • O Octoverse ranking baseado no GitHub aponta Java na quarta posição de linguagem mais popular em 2023*

  • O TIOBE Index indica Java como a melhor linguagem para back-end de aplicações de negócios e para aplicativos Android*

  • É difícil determinar o número exato de máquinas virtuais Java (JVMs) em execução atualmente, pois elas podem estar em qualquer lugar, desde desktops e servidores, até dispositivos embarcados e sistemas de missão crítica. A Oracle, que é a proprietária da tecnologia Java, afirma que existem mais de 60 bilhões de JVMs executando em todo o mundo (Fonte: https://www.oracle.com/br/java/).

• Outras linguagens de programação, como Scala e Kotlin, utilizam a JVM para compilação e execução.

• A linguagem Java é usada em uma ampla variedade de aplicativos, desde aplicativos de desktop até aplicativos empresariais complexos. Além disso, a plataforma Java é usada em muitos dispositivos, desde celulares até equipamentos médicos e sistemas de automação industrial.

• As empresas precisam de soluções de software robustas para planejamento e alocação de recursos, operações diárias e integração de departamentos para um fluxo de trabalho mais eficiente. Os sistemas ERP baseados em nuvem Java aprimoram a segurança e lidam com operações e dados com mais precisão e atendem às necessidades de um grande número de setores, como: manufatura, seguros, educação, saúde, comércio eletrônico, imóveis, finanças, comunicação, energia, etc.  

• Saúde: Usando Java, é possível criar sistemas de diagnóstico e gerenciamento de saúde, soluções de BI e aplicativos para dispositivos vestíveis e embarcados. Os aplicativos mHealth, por exemplo, são dedicados ao gerenciamento de estilo de vida e condicionamento físico, nutrição, dieta, saúde da mulher, consulta médica online, gerenciamento de doenças e muito mais. Exemplos de apps de saúde que usam Java: Samsung Healthcare, CVS Health, Cardinal Health   

• Finanças: Java é aplicável ao setor financeiro, incluindo bancos, mercados de capitais e seguros, fornecendo soluções responsivas, seguras e resilientes. É amplamente utilizado para a criação de vários softwares relacionados a finanças, como aplicativos do lado do servidor, que permitem uma troca rápida e consistente de dados entre o cliente e o servidor, sistemas de liquidação e confirmação de escrita, processamento de dados e assim por diante. Exemplos de instituições financeiras que usam Java: Banco do Brasil, NuBank, Inter, Citigroup

• Automotivo: Java capacita o desenvolvimento de sistemas automotivos, conduzindo muitos recursos de carros modernos, como controladores incorporados, software veicular e serviços em nuvem. Os fabricantes de automóveis se esforçam para melhorar a segurança e o controle, bem como o entretenimento e outras experiências digitais para motoristas e passageiros. Exemplos de empresas automotivas que usam Java: Toyota, Mercedes, Fiat  

• E-commerce : Java é difundido no desenvolvimento de e-commerce. Possibilita a criação de plataformas de e-commerce altamente confiáveis ​​e produtivas com uma interface amigável, além da possibilidade de integrações de terceiros. O uso de Java garante alta velocidade, elimina travamentos, tempo limite do usuário e outras falhas e fornece uma experiência de usuário consistente em vários canais. Uma plataforma de comércio eletrônico desenvolvida em Java é capaz de lidar com quantidades maiores de pedidos e processar dados em tempo real para uma melhor tomada de decisão.  Exemplos de comércio eletrônico que usam Java: Amazon, Mercado Livre,  SHEIN

2. Características da Linguagem Java

• Algumas das principais características da linguagem Java são:

  1. É case sensitive

  2. Linguagem Multiparadigma: orientada a objetos; estruturada; imperativa; genérica; funcional; reflexiva; concorrente.

  3. Alto nível de abstração: Java é considerada uma linguagem de programação de alto nível porque fornece abstrações que permitem que os desenvolvedores escrevam código mais facilmente e se concentrem na lógica do programa, em vez de se preocupar com detalhes de baixo nível, como gerenciamento de memória e alocação de recursos. 

     • No entanto, como resultado de sua abordagem de alto nível, a linguagem Java pode ser considerada verbosa, o que significa que pode exigir mais linhas de código do que outras linguagens de programação para realizar as mesmas tarefas. Isso ocorre porque a Java enfatiza a clareza descritiva em detrimento da concisão o que é especialmente importante em projetos grandes e complexos e/ou que exijam manutenção de longo prazo.

     • Mesmo assim, é uma versão mais limpa da sintaxe das linguagens da época, como C++.

  4. Segurança: Java possui recursos de segurança robustos que protegem os programas contra ameaças como vírus, malware e ataques hackers.

  5. Extensibilidade: além de ser uma linguagem de arquitetura altamente extensível,  possui uma ampla variedade de APIs (Application Programming Interfaces) disponíveis, o que permite que os desenvolvedores criem facilmente programas complexos e eficientes.

  6. Tipagem: estática e forte

     • Requer que todas as variáveis tenham um tipo declarado e este tipo não pode ser alterado;

     • Suporta o uso de conversões explícitas de valores aritméticos para outros tipos aritméticos;

     • Não possui ponteiros (alocar memória da máquina para armazenar informações), somente referências a objetos;

     • Os métodos do sistema de tipos estático (um método static realiza uma tarefa que não depende do conteúdo de nenhum objeto) em Java são controlados pela máquina virtual Java.

  7. Portabilidade: códigos em Java podem ser executados em diferentes sistemas operacionais e arquiteturas de hardware sem a necessidade de modificação do código-fonte. Assim, pode-se dizer que Java é uma linguagem multiplataforma e seus programas são independentes de plataforma.

  8. É Compilada e Interpretada:

     • Compilação: O código-fonte Java é escrito em arquivos de texto simples com extensão .java. O compilador Java converte esses arquivos em bytecode Java em arquivos .class, que é uma linguagem de programação de nível intermediário. Durante a compilação, o compilador verifica a sintaxe do código-fonte e emite erros de compilação se o código não estiver correto.

     • Interpretação: O bytecode gerado pelo compilador Java é interpretado por uma máquina virtual Java (JVM). A JVM é um software que simula um processador e um ambiente de execução para o bytecode Java. Se for necessário mais desempenho, a JVM converte o bytecode em código nativo para a CPU específica, ganhando mais desempenho.

     • Execução: O código nativo gerado pela JVM é executado pelo sistema operacional. Durante a execução, o código é carregado na memória RAM e executado pelo processador. O código pode interagir com o sistema operacional e com outros aplicativos em execução.

     • O processo de compilação, interpretação e execução da linguagem Java permite que os programas Java sejam altamente portáteis e independentes da plataforma. O bytecode Java é executado em qualquer sistema que tenha uma JVM instalada, o que significa que o mesmo código-fonte Java pode ser compilado em diferentes plataformas sem a necessidade de modificação do código-fonte. Isso torna a linguagem Java uma escolha popular para desenvolvimento de software empresarial e outros aplicativos que precisam ser executados em diferentes sistemas operacionais e arquiteturas de hardware.

3. Tipos de Arquivos Java

• Existem vários tipos de arquivos Java que são usados para diferentes propósitos. Alguns dos principais tipos de arquivos Java são:

  • Arquivos de código-fonte (.java): Esses arquivos contêm o código-fonte Java escrito pelos desenvolvedores. O código é escrito em arquivos de texto simples com a extensão .java. Esses arquivos são compilados em bytecode Java pelos compiladores Java.

  • Arquivos de bytecode (.class): Esses arquivos contêm o código intermediário em bytecode Java gerado pela compilação dos arquivos de código-fonte Java. Os arquivos de bytecode têm a extensão .class e são executados pela máquina virtual Java (JVM).

  • Arquivos de manifesto (.mf): Esses arquivos contêm informações sobre o pacote Java, como nome, versão, descrição, lista de classes e outras informações relevantes. O manifesto é um arquivo de texto simples com a extensão .mf.

  • Arquivos para Distribuição:

    • Arquivos JAR (.jar): Um arquivo JAR é um arquivo compactado que contém arquivos de classe Java (.class), metadados e recursos (texto, imagens, etc.) em um arquivo para distribuição. O arquivo JAR é usado para distribuir e implantar bibliotecas e aplicativos Java. Os arquivos JAR têm a extensão .jar.

    • Arquivos WAR (.war): Similar ao JAR, um arquivo WAR é um arquivo compactado que contém arquivos de classe Java, arquivos de recurso, arquivos de manifesto e outros arquivos necessários para executar um aplicativo Java Web. Os arquivos WAR têm a extensão .war.

    • Arquivos JMOD (.jmod): Similar ao JAR, um arquivo JMOD é um arquivo compactado que contém arquivos de classe Java (.class) organizados em módulos e seus metadados e recursos. A distribuição via JMOD é mais rápida que do JAR. Esse formato é transportável, mas não é executável. Os arquivos JMOD têm a extensão .jmod.

    • Arquivos EAR (.ear): Um arquivo EAR é um arquivo compactado que contém arquivos JAR, arquivos WAR e outros arquivos necessários para executar um aplicativo empresarial Java. É usado principalmente em ambientes empresariais e de servidor. Os arquivos EAR têm a extensão .ear.

4. Versões da Linguagem

A versão mais recente da linguagem* é a JDK 22.

5. Componentes Java

• Java é uma plataforma robusta que possui vários componentes para permitir a criação e execução de aplicativos em diferentes ambientes. Aqui estão os principais componentes da plataforma Java que utilizaremos na disciplina:

  • Java Virtual Machine (JVM): É a camada de abstração de hardware que permite que aplicativos Java sejam executados em diferentes plataformas sem a necessidade de recompilação. A JVM é responsável por interpretar o código Java compilado e executá-lo no sistema hospedeiro.

  • Java Development Kit (JDK): É o conjunto de ferramentas necessárias para desenvolver e compilar aplicativos Java. Inclui o compilador Java, o Javadoc (para gerar documentação do código fonte), a JShell (para codificar e interpretar via linha de comando) para o JUnit (para testes de unidade) e outras ferramentas para desenvolvimento de software.

  • Java Runtime Environment (JRE): É o ambiente de tempo de execução para aplicativos Java. É necessário para executar qualquer aplicativo Java em um sistema.

  • Bibliotecas de classes Java (APIs): São as bibliotecas padrão da linguagem Java que contêm um conjunto de classes e interfaces prontas para uso. Essas bibliotecas são incluídas com o JDK e o JRE. É possível criar cada classe e método de que precisar para construir programas Java e combinar com as ricas coleções de classes e métodos existentes nas bibliotecas Java.

• Java SE: As APIs Java Platform Standard Edition (Java SE) definem a plataforma Java central para computação de uso geral. Essas APIs são bibliotecas divididas em módulos cujos nomes começam com java. 

• JDK: As APIs do Java Development Kit (JDK) são específicas do JDK e não estarão necessariamente disponíveis em todas as implementações da Plataforma Java SE. Essas APIs estão em módulos cujos nomes começam com jdk.

• Outras ferramentas Java que poderão ser vistas ao longo da graduação:

  • Applet: É um aplicativo Java que é executado em um navegador da web. Ele usa a JVM para executar o código Java e é executado em uma sandbox, o que significa que ele não tem acesso total aos recursos do sistema.

  • Enterprise JavaBeans (EJBs): É um componente da plataforma Java EE (Enterprise Edition) que fornece serviços de middleware para aplicativos corporativos. EJBs são usados para gerenciamento de transações, segurança e outros recursos.

  • Servlets e JSPs: São tecnologias usadas para criar aplicativos da web em Java. Servlets são componentes Java que respondem a solicitações do cliente e geram respostas. JSPs são páginas HTML com código Java embutido que são compiladas em servlets.

  • JavaFX: É uma plataforma para criação de aplicativos de desktop e móveis com interface gráfica de usuário (GUI) rica e interativa.

6. Ferramentas JDK

• javac – compilador

• java – interpretador de bytecodes

Exemplo de como compilar e executar um arquivo em Java, após instalação Java:

javac HelloWorld.java

java HelloWorld

• jar - compactar para distribuir

Coloque todos os arquivos que deseja incluir no diretório. Abra o terminal na raiz do diretório que contém os arquivos que deseja incluir no arquivo JAR. Use o comando jar para criar o arquivo JAR, especificando as opções necessárias e o nome do arquivo JAR que deseja criar. Por exemplo:

jar cvf meu-arquivo.jar HelloWorld.class HelloWorld2.class pasta-arquivos

Onde:

• c: cria um novo arquivo JAR.

• v: exibe o progresso da operação.

• f: indica que o próximo argumento é o nome do arquivo JAR a ser criado.

• meu-arquivo.jar: o nome do arquivo JAR que deseja criar.

• HelloWorld.class, HelloWorld2.class: os arquivos que deseja incluir no arquivo JAR.

• pasta-arquivos: a pasta contendo os arquivos que deseja incluir no arquivo JAR.

• Lembre-se de que o arquivo JAR deve conter pelo menos um arquivo .class compilado e, caso haja dependências externas, elas também devem estar incluídas no arquivo JAR.

• javadoc – documentação

• jdb - debugger

Veja mais ferramentas do kit de desenvolvimento em: https://docs.oracle.com/en/java/javase/20/docs/specs/man/ 

7. "Hello, World!" na linguagem JAVA

7.2. Executando o código

• Este é um exemplo simples de programa Java que recebe um argumento de linha de comando (o nome de uma pessoa) e imprime uma saudação personalizada.

* Esta página foi atualizada em maio de 2024.