Principales Características de JAVA.

Java es un lenguaje de programación de propósito general orientado a objetos desarrollado por Sun Microsystems. También se puede decir que Java es una tecnología que no sólo se reduce al lenguaje sino que además provee de una máquina virtual Java que permite ejecutar código compilado Java, sea cual sea la plataforma que exista por debajo; plataforma tanto hardware, como software (el sistema operativo que soporte ese hardware). El apoyo a esta tecnología viene dado por la gran cantidad de fabricantes que apoyan esta especificación de máquina virtual.

Aprender el lenguaje de programación Java requiere tiempo y esfuerzo, pero en este curso trataremos de sentar las bases para el conocimiento general del lenguaje. El lenguaje se inspira en otros lenguajes:

Características.

Sun describe al lenguaje Java de la siguiente manera: Sun admite que lo dicho anteriormente son un montón de halagos por su parte, pero el hecho es que todas esas caraterísticas pueden servir para describir el lenguaje. Todas ellas son importantes, sin embargo cabe destacar tres, que son las que han propocionado tanto interés por el lenguaje: la portabilidad, el hecho de que sea de arquitectura neutral y su simplicidad. Java ofrece toda la funcionalidad de los lenguajes potentes, pero sin las características menos usadas y más confusas de éstos.

Java elimina muchas de las características de otros lenguajes como C++, para mantener reducidas especificaciones del lenguaje y añadir características muy útiles como el recolector de basura. No es necesario preocuparse de liberar memoria, el recolector se encarga de eliminar la memoria asignada. Gracias al recolector, sólo te tienes que preocupar de crear los objetos relevantes de tu sistema ya que él se encarga de destruirlos en caso de no ser reutilizados.

Java reduce en un 50% los errores más comunes de programación con lenguajes como C y C++. Entre las características más "indeseables" de C++ que se han evitado en el diseño de Java destacan: ficheros de cabecera, aritmética de punteros, sobrecarga de operadores, estructuras, uniones, conversión implícita de tipos, clases base virtuales, pre-procesador, etc.

Comentemos algunas de las características más interesantes:

Java es interpretado.

Estrictamente hablando, Java es interpretado, aunque en realidad Java es tanto interpretado como compilado. De hecho, sólo cerca del 20% del código Java es interpretado por la JVM (Java Virtual Machine), pero es un 20% muy importante. Tanto la seguridad de Java como su habilidad para ser ejecutado en múltiples plataformas se deben a que los pasos finales de la compilación se manejan localmente.

Existen ciertos entornos que para mejorar el rendimiento usan un pequeño compilador para la última fase de compilación, de forma que una vez que se tenga el bytecode, en vez de interpretarlo se compila generando código nativo para esa plataforma y se ejecuta, pero esta compilación se realiza cada vez que se quiera ejecutar el programa. El único código realmente independiente es el bytecode. Este tipo de compiladores se conocen como 'Just In Time' o JIT. Sin embargo, el bytecode no se completa hasta que se junta con un entorno de ejecución, que en este caso será la máquina virtual Java de la plataforma en la que estemos. Un browser puede proveer dicha plataforma desde el punto de vista del sistema operativo.

Inconvenientes.

El browser tiene que interpretar los ficheros de clases antes de que se ejecuten. Utilizando un lenguaje de programación tradicional como puede ser el C++, el ordenador puede ejecutar directamente el código generado. Sin embargo, debido a la interpretación que el browser tiene que hacer de los ficheros, los programas escritos en Java tienden a ejecutarse bastante más lentos que con otros lenguajes de programación (p.e. C++).

¿Por qué se considera un rasgo positivo el hecho de combinar la compilación y la interpretación?

El hecho de que la última fase de la compilación se lleve a cabo por un dispositivo de una determinada plataforma, releva al programador de la responsabilidad del mantenimiento de varios fuentes en varias plataformas. La interpretación también admite que los datos se incorporen en tiempo de ejecución, de ahí el comportamiento dinámico que también caracteriza a Java.

La máquina virtual Java.

Para establecer Java como parte integral de la red, el compilador Java compila su código a un fichero objeto de formato independiente de la arquitectura de la máquina en que se ejecutará. Cualquier máquina que tenga el sistema de ejecución (runtime) puede ejecutar ese código objeto, sin importar en modo alguno la máquina en que ha sido generado.

El código fuente Java se "compila" a un código de bytes de alto nivel independiente de la máquina. Este código (bytecode) está diseñado para ejecutarse en una máquina hipotética que es implementada por un sistema runtime, que sí es dependiente de la máquina. Por lo tanto, lo que verdaderamente es dependiente del sistema es la Máquina Virtual Java (JVM) y las librerías fundamentales, que también nos permitirían acceder directamente al hardware de la máquina. El compilador Java genera bytecode que serán ejecutables dondequiera que exista una JVM.

Orientación a objetos.

Java implementa la tecnología básica de C++ con algunas mejoras y elimina algunas cosas para mantener el objetivo de la simplicidad del lenguaje. Java trabaja con sus datos como objetos y con interfaces a esos objetos. Soporta las tres características propias del paradigma de la orientación a objetos: encapsulación, enlace dinámico y polimorfismo. Los modelos de objetos son llamados, como en C++, clases y sus copias, instancias. Estas instancias, como en C++, necesitan ser construidas y destruidas en espacios de memoria.

Java incorpora funcionalidades inexistentes en C++ como por ejemplo, la resolución dinámica de métodos. Esta característica deriva del lenguaje ObjectiveC. En C++ se suele trabajar con librerías dinámicas (DLLs) que obligan a recompilar la aplicación cuando se retocan las funciones que se encuentran en su interior. Java resuelve este inconveniente mediante una interfaz específica llamada RTTI (Run Time Type Identification) que define la interacción entre objetos excluyendo variables de instancias o implementación de métodos. Las clases en Java tienen una representación en el runtime que permite a los programadores interrogar por el tipo de clase y enlazar dinámicamente la clase con el resultado de la búsqueda.

En Java casi todo son objetos. La mayoría de los lenguajes orientados a objetos permiten la herencia múltiple, lo que puede llevar a confusiones y/o complicaciones innecesarias. Java no permite herencia múltiple, sólo soporta "Herencia simple" en una estructura cósmica (todas las clases Java derivan jerárquicamente de la clase "Object"). La herencia simple significa que en cada momento cada clase sólo hereda de otra clase. Este tipo de herencia evita problemas del tipo de herencias múltiples contradictorias o exclusivas entre sí.

Java también permite la creación de clases totalmente abstractas, a las que llama interfaces con características similares a los interfaces IDL de CORBA. Las interfaces permiten definir métodos que
pueden compartir con varias clases, sin tener en cuenta cómo las otras manejan los métodos.

Seguridad en JAVA.

El código Java pasa muchos tests antes de ejecutarse en una máquina. El código se pasa a través de un verificador de bytecodes que comprueba el formato de los fragmentos de código y aplica un probador de teoremas para detectar fragmentos de código ilegal -código que falsea punteros, viola derechos de acceso sobre objetos o intenta cambiar el tipo o clase de un objeto-.

Si los bytecode pasan la verificación sin generar ningún mensaje de error, entonces sabemos que:

El cargador de clases también ayuda a Java a mantener su seguridad, separando el espacio de nombres del sistema de ficheros local, del de los recursos procedentes de la red. Esto limita cualquier aplicación del tipo Caballo de Troya, ya que las clases se buscan primero entre las locales y luego entre las procedentes del exterior.

Definición de API.

API son las iniciales de Application Programmer Interface. Pensemoslo siguiente. Por muy completo que sea un lenguaje en cuanto a estructuras, tipos de datos y operadores, para que sea funcional necesita hacer E/S (procesar ficheros, pedir datos por teclado, leer el ratón o visualizar ventanas). La E/S es dependiente del Sistema Operativo. La API es una capa de abstracción que se pone encima del S.O. para permitir hacer entradas y salidas de una manera estandarizada. Se trata de una especificación de una librería software, detallando las llamadas a funciones, los argumentos, y los resultados que obtienes al utilizarlas. Una API sólo existe en papel y no es más que diseño. De hecho, para usar una API necesitas una librería que exista y que implemente esa API.

Clasificación de las APIs

Las APIs están clasificadas como API Core (Núcleo) o como Standard Extension (Extensiones estándar). Una API Core es aquélla que viene incluida en el sistema JDK, es parte de la implementación estándar de Sun y cualquier sistema Java tiene que ser capaz de soportarlas. Una extensión estándar es una librería que los sistemas Java no tienen por qué soportar, pero de hacerlo, lo tiene que hacer siguiendo exactamente la forma estándar.
 
 

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