Java – פיתוח תוכנה ואפליקציות בשפת ג’אווה

מהי Java?

Java (ג’אווה) היא שפת תכנות היי לבל, למטרות כלליות, שנמצאת בשימוש נרחב לפיתוח מגוון יישומים.

Java נוצרה על ידי ג’יימס גוסלינג והצוות שלו ב-Sun Microsystems (מאוחר יותר נרכש על ידי Oracle Corporation).

Java תוכננה להיות בלתי תלויה בפלטפורמה, כלומר היא יכולה לפעול בכל מערכת הפעלה או מכשיר שמותקנת בהם
Java Virtual Machine (JVM).

Java היא שפה מונחה עצמים, מה שאומר שהיא מתמקדת ביצירה ובמניפולציה של אובייקטים לבניית אפליקציות.

יש לה תחביר דומה לשפות התכנות C ו-C++ אך כוללת תכונות נוספות כגון ניהול זיכרון אוטומטי (איסוף אשפה)
ותמיכה מובנית בריבוי השחלות, מה שהופך אותו למתאים לפיתוח אפליקציות מורכבות וניתנות להרחבה.

אחד היתרונות המרכזיים של ג’אווה הוא עקרון ה”כתוב פעם אחת, הרץ בכל מקום”.

לאחר הידור של תוכנית Java, היא מייצרת קוד בתים שניתן להפעיל בכל מכשיר עם JVM תואם.

ניידות זו תרמה לפופולריות של Java בתחומים שונים, לרבות פיתוח אתרים, תוכנות ארגוניות,
פיתוח אפליקציות מובייל (באמצעות פלטפורמת אנדרואיד), מחקר מדעי ועוד.

לשפת הפיתוח Java יש מערכת אקולוגית עצומה של ספריות, מסגרות וכלים המקלים על פיתוח יישומים.

יש לה גם תמיכה קהילתית חזקה ושפע של משאבי למידה זמינים, מה שהופך אותה לשפה נגישה למפתחים
מתחילים ומנוסים כאחד.

איך עובדת ג’אווה?

שפת Java נכתבות בטקסט רגיל באמצעות עורך טקסט או סביבת פיתוח משולבת (IDE).

לקבצי קוד המקור יש בדרך כלל סיומת ‎.java

לאחר כתיבת קוד המקור, יש לאגד אותו לבייטקוד, שהוא ייצוג בלתי תלוי בפלטפורמה של התוכנית.

להלן סקירה כללית של אופן הפעולה של Java:

כתיבת הקוד: מפתחים כותבים קוד Java באמצעות עורך טקסט או IDE. הקוד מאורגן במחלקות, שהן אבני הבניין הבסיסיות
של תוכניות Java.

קומפילציה: מהדר ג’אווה (javac) לוקח את קובצי קוד המקור ומתרגם אותם לבייטקוד.

במהלך תהליך הקומפילציה, המהדר מבצע בדיקת תחביר ומייצר קובצי bytecode הידור עם סיומת .class.

ביצוע קוד בייט: המכונה הווירטואלית של Java (JVM) אחראית על ביצוע קוד בייט של Java.

ה-JVM הוא מכונה מופשטת הפועלת כסביבת זמן ריצה עבור תוכניות Java.

הוא מפרש את קוד הבתים או Just-in-Time (JIT) מרכיב אותו לקוד מכונה עבור הפלטפורמה הספציפית שעליה הוא פועל.

קומפילציה של Just-in-Time (JIT): בנוסף לפירוש bytecode, ה-JVM יכול להשתמש גם בטכניקה הנקראת JIT compilation.

ה-JVM מנתח את קוד הבתים בזמן ריצה ומרכיב באופן סלקטיבי חלקים מקוד הבתים לקוד מכונה כדי לשפר את הביצועים.

זה מאפשר לתוכניות Java להשיג ביצועים דומים לשפות הקומפילציה ישירות לקוד מכונה.

סביבת זמן ריצה: ה-JVM מספק סביבת זמן ריצה להפעלת תוכניות Java.

הוא מנהל הקצאת זיכרון והקצאת זיכרון, מבצע איסוף אשפה כדי להחזיר באופן אוטומטי זיכרון שאינו בשימוש,
מטפל בחריגים ומספק ספריות מובנות שונות וממשקי API עבור משימות נפוצות.

עצמאות פלטפורמה: עצמאות הפלטפורמה של Java מושגת באמצעות השימוש ב-JVM.

ה-JVM מפשט את מערכת ההפעלה והחומרה הבסיסית, ומאפשר לתוכניות Java לפעול בכל פלטפורמה שמותקנת
בה JVM תואם. זה הופך את תוכניות Java לניידות ביותר.

חשוב לציין ש-Java היא גם שפת תכנות וגם פלטפורמה.

פלטפורמת Java מורכבת מערת הפיתוח של Java (JDK), הכוללת את המהדר וכלי פיתוח נוספים,
ומ-Java Runtime Environment (JRE), הכוללת את ה-JVM להפעלת יישומי Java.

למה משמשת Java?

Java היא שפת תכנות רב-תכליתית עם מגוון רחב של יישומים. להלן מספר שימושים נפוצים ב-Java:

פיתוח אתרים: Java נמצא בשימוש נרחב לפיתוח יישומי אינטרנט ותכנות בצד השרת.

Java Servlets, JavaServer Pages (JSP) ו-JavaServer Faces (JSF) הם טכנולוגיות נפוצות לבניית אפליקציות אינטרנט דינמיים
ואינטראקטיביים.

מסגרת האינטרנט מבוססת Java, כגון Spring MVC ו-JavaServer Faces (JSF), פופולרית גם בקרב מפתחים.

תוכנה ארגונית: Java נמצא בשימוש רב בפיתוח תוכנה ברמה ארגונית.

יישומים רבים בקנה מידה גדול, כגון מערכות ניהול קשרי לקוחות (CRM), מערכות תכנון משאבים ארגוניים (ERP) ותוכנות בנקאות,
בנויים באמצעות Java.

החוסן, המדרגיות ותכונות האבטחה של Java הופכות אותו למתאים לפיתוח יישומים מורכבים וקריטיים למשימה.

פיתוח אפליקציות אנדרואיד: Java היא שפת התכנות העיקרית לפיתוח אפליקציות אנדרואיד.

ערכת פיתוח התוכנה הרשמית של אנדרואיד (SDK) מספקת ממשקי API וספריות Java לבניית אפליקציות עבור מכשירי אנדרואיד.

האופי מונחה העצמים של Java ומערכת האקולוגית העשירה של ספריות הופכים אותה לבחירה מועדפת לפיתוח אנדרואיד.

יישומים מדעיים ומחקריים: Java משמשת במחקר מדעי וניתוח נתונים.

הספריות שלה, כגון Apache Commons Math ו-Weka, מספקות תמיכה בחישובים מתמטיים, מניפולציה של נתונים
ואלגוריתמים של למידת מכונה.

היציבות, הביצועים והתאימות בין הפלטפורמות של Java הופכים אותה לשימושית עבור מחשוב מדעי.

פיתוח יישומי שולחן עבודה: למרות ש-Java מזוהה בדרך כלל לפיתוח אינטרנט ומובייל, היא משמשת גם ליצירת יישומי שולחן עבודה.

ספריות Java Swing ו-JavaFX מספקות כלים ורכיבים לבניית יישומי שולחן עבודה חוצי פלטפורמה עם ממשקי משתמש גרפיים עשירים.

יישומים פיננסיים: Java נמצא בשימוש נרחב בתעשייה הפיננסית לפיתוח יישומים כגון מערכות מסחר, מערכות ניהול סיכונים ומערכות עיבוד עסקאות.

המהירות, האבטחה והתמיכה של Java במחשוב מבוזר הופכים אותה למתאים לטיפול בפעולות פיננסיות בקנה מידה גדול.

פיתוח משחקים: Java משמשת בפיתוח משחקים, במיוחד לפיתוח משחקים למובייל ומבוססי אינטרנט.

ספריות כמו LibGDX ו-jMonkeyEngine מספקות מסגרות וכלים לבניית משחקי דו-ממד ותלת-ממד באמצעות Java.

אלו הן רק כמה דוגמאות לשימוש של Java.

הרבגוניות של Java, הקהילה הגדולה והתמיכה הנרחבת בספריות הפכו אותה לבחירה פופולרית עבור מגוון רחב של יישומים בתעשיות שונות.

פריימוורקים של Java

ל-Java יש מערכת אקולוגית עשירה של מסגרות המספקות למפתחים כלים מוכנים, ספריות ורכיבים כדי לפשט ולהאיץ את פיתוח האפליקציות.

להלן כמה מסגרות Java פופולריות:

Spring Framework: Spring היא אחת ממסגרות Java הנפוצות ביותר.

Spring מספק פלטפורמה מקיפה לבניית יישומים ברמה ארגונית. Spring מציע תכונות כגון הזרקת תלות, תכנות מונחה היבטים, גישה לנתונים,
ניהול עסקאות ועוד.

Spring Boot, חלק מהמערכת האקולוגית של Spring, מפשט עוד יותר את ההגדרה והתצורה של האפליקציות.

JavaServer Faces (JSF): JSF היא מסגרת אינטרנט מבוססת רכיבים המפשטת את הפיתוח של יישומי אינטרנט של Java.

JSF מספק סט של רכיבי ממשק משתמש ניתנים לשימוש חוזר ומודל אירועים עשיר לבניית ממשקי משתמש.

JSF הוא חלק ממפרט Java Enterprise Edition (Java EE).

Hibernate: Hibernate היא מסגרת מיפוי יחסי אובייקט (ORM) המפשטת את הגישה והניהול של מסדי נתונים.

Hibernate מספק דרך למפות אובייקטי Java לטבלאות מסד נתונים ולבצע פעולות מסד נתונים באמצעות API מונחה עצמים.

Hibernate מטפל במורכבות של ניהול חיבורי מסד נתונים, שאילתות SQL ואחזור נתונים.

Apache Struts: Apache Struts היא מסגרת יישום אינטרנט העוקבת אחר הדפוס הארכיטקטוני של Model-View-Controller (MVC).

Apache Struts מספק קבוצה של ספריות ורכיבים לפיתוח יישומי אינטרנט ניתנים להרחבה וניתנים לתחזוקה.

Struts מפשט את הטיפול בבקשות, אימות טפסים וניהול זרימת ניווט.

Apache Maven: Apache Maven הוא כלי לניהול אוטומציה וניהול תלות.

Maven מספק דרך הצהרתית להגדרת מבנה הפרויקט, התלות ותהליך הבנייה. Maven מטפלת במשימות כמו קומפילציה של קוד מקור,
הפעלת בדיקות, אריזה ופריסה.

Apache Spark: Apache Spark היא מסגרת עוצמתית לעיבוד נתונים גדולים המספקת יכולות עיבוד נתונים מהירות ומפוזרות.

Apache Spark מציע ממשקי API ב-Java ובשפות אחרות לביצוע ניתוח נתונים, למידת מכונה ועיבוד זרם בזמן אמת.

Play Framework: Play היא מסגרת יישום אינטרנט המדגישה פרודוקטיביות ותכונות ידידותיות למפתחים.

Play עוקב אחר מודל תכנות ריאקטיבי ומספק תכונות כמו טעינה חוזרת חמה, עיבוד אסינכרוני וממשקי API של RESTful.

Vaadin: Vaadin היא מסגרת אינטרנט של Java המאפשרת למפתחים לבנות יישומי אינטרנט מודרניים ואינטראקטיביים באמצעות Java בצד השרת.

Vaadin מספק קבוצה עשירה של רכיבי ממשק משתמש וארכיטקטורת שרת-לקוח המפשטת פיתוח אפליקציות אינטרנט.

אלו הן רק כמה דוגמאות של מסגרות Java.

בהתאם לצרכי האפליקציה הספציפיים שלך, קיימות מסגרות רבות נוספות זמינות למטרות שונות כגון פיתוח אתרים, בדיקות,
שירותי מיקרו, הודעות ועוד.

דוגמא לקוד Java

הנה דוגמה לקטע קוד Java מורכב המדגים תרחיש נפוץ של קריאה ועיבוד נתונים מקובץ CSV:

import java.io.BufferedReader;

import java.io.FileReader;

import java.io.IOException;

public class CSVReader {

    public static void main(String[] args) {

        String csvFile = “data.csv”;

        String line;

        String csvSeparator = “,”;

        try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(csvFile))) {

            // Read the header line

            String headerLine = br.readLine();

            String[] headers = headerLine.split(csvSeparator);

            // Process each data row

            while ((line = br.readLine()) != null) {

                String[] data = line.split(csvSeparator);

                // Perform some operations with the data

                String name = data[0];

                int age = Integer.parseInt(data[1]);

                double salary = Double.parseDouble(data[2]);

                // Print the processed data

                System.out.println(“Name: ” + name);

                System.out.println(“Age: ” + age);

                System.out.println(“Salary: ” + salary);

                System.out.println();

                // You can perform further operations or store the data as needed

            }

        } catch (IOException e) {

            e.printStackTrace();

        }

    }

}

בדוגמה זו, יש לנו מחלקה CSVReader שקוראת נתונים מקובץ CSV בשם “data.csv”.

ההנחה היא שהקובץ מכיל שלוש עמודות: שם, גיל ומשכורת. להלן פירוט של הקוד:

השיטה העיקרית היא נקודת הכניסה של התוכנית.

אנו מגדירים את הנתיב לקובץ ה-CSV, המפריד המשמש בקובץ ה-CSV (במקרה זה, פסיק),
ומשתנה שורה לאחסון כל שורה שנקראת מהקובץ.

אנו משתמשים ב-BufferedReader כדי לקרוא את הקובץ ולטפל בו בתוך בלוק נסה עם משאבים כדי להבטיח ניהול משאבים תקין.

אנו קוראים את שורת הכותרת בנפרד ומפצלים אותה למערך של כותרות.

בתוך לולאת ה-while, אנו קוראים כל שורת נתונים, מפצלים אותה למערך של ערכים ומבצעים כמה פעולות עם הנתונים.

במקרה זה, אנו מניחים שהעמודה הראשונה מכילה שם (מחרוזת), העמודה השנייה מכילה גיל (מספר שלם),
והעמודה השלישית מכילה משכורת (מספר נקודה צפה).

אנו מדפיסים את הנתונים המעובדים למסוף, אך אתה יכול לשנות חלק זה כדי לבצע פעולות אחרות או לאחסן את הנתונים לפי הצורך.

שים לב שקוד זה מניח מבנה CSV פשוט ואינו מטפל בבעיות פוטנציאליות כמו נתונים חסרים או בפורמט לא תקין.

בתרחיש של עולם אמיתי, יהיה צורך בטיפול בשגיאות ובאימות נתונים נוספים.

דוגמא לקוד Java בפיתוח אנדרואיד

הנה דוגמה לקטע קוד Java מורכב עבור אפליקציית אנדרואיד. 

זה מדגים יישום של פעילות שמציגה רשימה של פריטים באמצעות RecyclerView:

import android.os.Bundle;

import android.view.LayoutInflater;

import android.view.View;

import android.view.ViewGroup;

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;

import androidx.recyclerview.widget.LinearLayoutManager;

import androidx.recyclerview.widget.RecyclerView;

import java.util.ArrayList;

import java.util.List;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private RecyclerView recyclerView;

    private ItemAdapter itemAdapter;

    @Override

    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

        super.onCreate(savedInstanceState);

        setContentView(R.layout.activity_main);

        recyclerView = findViewById(R.id.recyclerView);

        recyclerView.setLayoutManager(new LinearLayoutManager(this));

        List<Item> itemList = generateItemList();

        itemAdapter = new ItemAdapter(itemList);

        recyclerView.setAdapter(itemAdapter);

    }

    private List<Item> generateItemList() {

        List<Item> itemList = new ArrayList<>();

        // Populate the list with items

        itemList.add(new Item(“Item 1”, “Description 1”));

        itemList.add(new Item(“Item 2”, “Description 2”));

        itemList.add(new Item(“Item 3”, “Description 3”));

        // Add more items as needed

        return itemList;

    }

    // Item class represents the data structure for each item in the list

    private static class Item {

        private String title;

        private String description;

        Item(String title, String description) {

            this.title = title;

            this.description = description;

        }

        String getTitle() {

            return title;

        }

        String getDescription() {

            return description;

        }

    }

    // ItemAdapter class is responsible for binding data to the RecyclerView

    private class ItemAdapter extends RecyclerView.Adapter<ItemAdapter.ItemViewHolder> {

        private List<Item> itemList;

        ItemAdapter(List<Item> itemList) {

            this.itemList = itemList;

        }

        @Override

        public ItemViewHolder onCreateViewHolder(ViewGroup parent, int viewType) {

            View view = LayoutInflater.from(parent.getContext()).inflate(R.layout.item_layout, parent, false);

            return new ItemViewHolder(view);

        }

        @Override

        public void onBindViewHolder(ItemViewHolder holder, int position) {

            Item item = itemList.get(position);

            holder.bind(item);

        }

        @Override

        public int getItemCount() {

            return itemList.size();

        }

        // ItemViewHolder represents each item view in the RecyclerView

        private class ItemViewHolder extends RecyclerView.ViewHolder {

            private TextView titleTextView;

            private TextView descriptionTextView;

            ItemViewHolder(View itemView) {

                super(itemView);

                titleTextView = itemView.findViewById(R.id.titleTextView);

                descriptionTextView = itemView.findViewById(R.id.descriptionTextView);

            }

            void bind(Item item) {

                titleTextView.setText(item.getTitle());

                descriptionTextView.setText(item.getDescription());

            }

        }

    }

}

בדוגמה זו, יש לנו מחלקה MainActivity שמרחיבה את AppCompatActivity ומגדירה RecyclerView
כדי להציג רשימה של פריטים. להלן פירוט של הקוד:

שיטת onCreate נקראת כאשר הפעילות נוצרת.

הוא מגדיר את הפריסה ומאתחל את RecyclerView ומנהל הפריסה שלו.

שיטת generItemList יוצרת רשימה של פריטים שיוצגו.

בדוגמה זו, אנו מאכלסים את הרשימה באופן ידני, אך בתרחיש אמיתי, אתה עשוי לאחזר את הנתונים ממסד נתונים או ממשק API.

המחלקה Item מייצגת את מבנה הנתונים עבור כל פריט ברשימה.

יש לו כותרת ותיאור.

מחלקת ItemAdapter אחראית לקשירת נתונים ל-RecyclerView.

זה מרחיב את RecyclerView.Adapter ומעקף את השיטות הדרושות.

זה מנפח את פריסת הפריט, קושר נתונים לכל תצוגת פריט ומספק את ספירת הפריטים.

המחלקה ItemViewHolder מייצגת

שאלות ותשובות ג’אווה

ש: מדוע Java פופולרית?

ת: ג’אווה פופולרית מכמה סיבות.

עקרון ה”כתוב פעם אחת, הרץ בכל מקום” שלה מאפשר לתוכניות Java לפעול על פלטפורמות שונות
עם Java Virtual Machine (JVM) תואם.

החוסן, המדרגיות ותכונות האבטחה של Java הופכות אותה למתאים ליישומים ברמת הארגון.

יש לה גם מערכת אקולוגית עצומה של ספריות, מסגרות וכלים המסייעים בפיתוח יישומים.

ש: מהן התכונות העיקריות של Java?

ת: לג’אווה יש מספר תכונות מפתח, כולל אופי מונחה עצמים, עצמאות פלטפורמה, ניהול זיכרון אוטומטי (איסוף אשפה),
בדיקת סוגים חזקה, תמיכה בריבוי השחלות וטיפול בחריגים.

היא מציעה גם קבוצה עשירה של ספריות וממשקי API סטנדרטיים.

ש: מהי ה-Java Virtual Machine (JVM)?

ת: ה-JVM הוא מכונה מופשטת שמבצעת Java bytecode.

JVM פועלת כסביבת זמן ריצה עבור תוכניות Java ומספקת עצמאות פלטפורמה על ידי פירוש בייטקוד
או Just-in-Time (JIT) קומפילציה שלו לקוד מכונה.

ש: מהם היישומים הנפוצים של Java?

ת: Java נמצא בשימוש נרחב בתחומים שונים. 

Java משמש בדרך כלל לפיתוח אתרים, פיתוח תוכנה ארגונית, פיתוח אפליקציות אנדרואיד, מחקר מדעי, פיתוח יישומים שולחניים ופיתוח משחקים.

Java נפוצה גם בתעשייה הפיננסית לבניית מערכות מסחר ויישומים פיננסיים אחרים.

ש: האם יש מסגרות פופולריות במערכת האקולוגית של Java?

ת: כן, למערכת האקולוגית של Java יש מסגרות רבות.

כמה מהפופולריים כוללים את Spring Framework לפיתוח ארגוני, Hibernate לגישה למסד נתונים, Apache Struts לפיתוח אפליקציות אינטרנט
ו- Apache Maven לאוטומציה של בנייה.

מסגרות אחרות כמו JavaServer Faces (JSF), Play Framework ו- Vaadin נמצאות גם בשימוש נרחב בתחומים ספציפיים.

ש: האם השימוש ב-Java בחינם?

ת: Java היא בחינם לשימוש ולהפצה. ערכת הפיתוח של Java (JDK) ו- Java Runtime Environment (JRE) זמינות ללא עלות.

עם זאת, ישנם כמה הרחבות וכלים מסחריים המסופקים על ידי Oracle שעשויים לדרוש רישיון.

ש: האם ניתן להשתמש ב-Java לפיתוח אפליקציות מובייל?

ת: כן, ניתן להשתמש ב-Java לפיתוח אפליקציות מובייל, במיוחד עבור אפליקציות אנדרואיד.

ה-SDK הרשמי של Android מספק ממשקי API וכלים של Java לפיתוח יישומי אנדרואיד.

מחפש פייתוח Java? פנה עכשיו!