Mit der Programmiersprache Java und dem dazugehörigen Ökosystem an Tools und Programmen lassen sich plattformunabhängige Anwendungen schnell und unkompliziert entwickeln. Für die Entwicklung werden neben einem Texteditor, auch das Java SE Development Kit (JDK) mit der entsprechenden Java-Laufzeitumgebung benötigt und selbstverständlich auch ein wenig Entwicklungsgeschick.

Allgemeine Informationen

Java zählt neben C-Sharp (C#) und C++ zu den bekanntesten Programmiersprachen. Mit der objektorientierten Sprache lassen sich plattformunabhängige, sogenannte „Cross Plattform-Anwendungen“ entwickeln. Zum Ausführen der Anwendungen wird kein bestimmtes Betriebssystem benötigt, sondern eine spezielle Softwareumgebung, nämlich die Java-Laufzeitumgebung (JRE). Da diese Laufzeitumgebung auf vielen Computern bereits vorinstalliert ist, ist die potenzielle Nutzerbasis dementsprechend sehr groß. Sollte die JRE auf einem Rechner nicht vorhanden sein, kann man Sie mit wenigen Klicks kostenlos von der offiziellen Website herunterladen. Aus diesem Grund stellt Java die Programmiersprache erster Wahl dar für plattformunabhängige Apps. In der Programmiersprache Java entwickelte Programme lassen sich sowohl unter Windows als auch unter MacOS, den verschiedensten Linux- und Unix-Derivaten und sogar auch im Webbrowser als Webapps ausführen. Dabei spielt die Prozessor-Architektur keine wesentliche Rolle, denn Java ist mit allen gängigen Prozessoren kompatibel, wie zum Beispiel x86, ARM oder PowerPC. Java ist stark an die beiden Programmiersprachen C++ und C# angelehnt, sodass sie für Entwickler, die sich mit diesen Sprachen befassen, leicht erlernbar ist.

Virtuelle Maschine

Die Unabhängigkeit wird durch die Java Virtual Machine (JVM) realisiert, die als Bestandteil der JRE fungiert. Diese virtuelle Maschine ist mit eigenen Routinen und Bibliotheken ausgestattet und funktioniert auf eine ähnliche Weise wie ein „echtes Betriebssystem“. Entwickeln mit Java bedeutet deshalb für die JVM zu entwickeln, völlig egal ob es sich bei dem darunterliegenden Computersystem um einen PC, Server, Mac oder ein mobiles Betriebssystem handelt. Denn sowohl der Quellcode als auch die kompilierte Form sind dabei auf allen Plattformen identisch und werden auf der JVM ausgeführt. Für die Entwicklung von Java-Programmen benötigen Sie einen Texteditor wie Vim, jEdit oder Sublime Text sowie zum Kompilieren des Quellcodes das JDK (Development Kit). Sie sollten jedoch Java nicht mit JavaScript verwechseln. Bei JavaScript handelt es sich um eine Skriptsprache, die in erster Linie in der Webentwicklung zum Einsatz kommt. JavaScript hat mit der objektorientierten Programmiersprache nur wenig zu tun.

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Vorteile von Java im Überblick

Als objektorientierte Programmiersprache kommen bei Java wie bei C++ zwei wichtige Bestandteile zum Einsatz, und zwar:

–       der eigentliche Programmcode mit den eingebauten Funktionen, und

–       Klassen und Objekte als Datenelemente

Dank der strikten Trennung in Klassen und Objekte sowie die eigentliche Programmlogik wird die Entwicklung von Software-Produkten wesentlich erleichtert. Klassen und Objekte, die einmal erstellt werden, können jederzeit wiederverwendet werden. Java liefert im Rahmen der Virtual Machine standardmäßig eine Reihe nützlicher Klassen und Objekte, die sogenannten „Standardobjekte“. Darunter befinden sich u. a. Bibliotheken für Ton- oder Grafikausgabe, die von der Laufzeitumgebung automatisch an das jeweilige Betriebssystem angepasst und weitergereicht werden. Damit kommen wir zum wichtigsten Vorteil von Java: Die JVM sorgt dafür, dass einmal geschriebener Code, mit allen Versionen der Java Virtual Machine kompatibel ist und sich problemlos ausführen lässt.

Entwickler können dadurch nur eine Version erstellen, ohne dabei auf die Besonderheiten der einzelnen Betriebssysteme und Plattformen zu achten. Im Gegensatz zu C und C++, wo sich der Entwickler manuell um die Speicherverwaltung kümmern muss, verfügt Java über eine automatische Speicherverwaltung. Die sogenannte „Garbage Collection“ überprüft als unabhängiges Tool innerhalb der Java-Laufzeitumgebung in regelmäßigen Intervallen, ob belegte Speicherblöcke noch gebraucht werden. Werden diese nicht mehr benötigt, werden sie automatisch freigeräumt. Entwickler müssen sich also nicht um die Implementierung einer entsprechenden Routine kümmern.

Nachteile von Java im Überblick

Einer der größten Nachteile und Kritikpunkte vieler Entwickler an Java spiegelt sich im Zusammenhang mit dem Garbage Collector (GC) wider. Einerseits kann die Programmausführung durch den Garbage Collector verlangsamt werden, andererseits haben Entwickler keinen direkten Einfluss darauf, wann der GC ausgeführt wird. Hinzu kommt noch, dass durch den Einsatz des VM-Unterbaus Java für die Entwicklung von Echtzeitanwendungen (Real Time Applications), bei denen es auf zeitlich präzise Ausführung von Befehlen ankommt, weniger geeignet ist. Wenn der GC ausgeführt wird, kommt es in vielen Fällen zu Verzögerungen. Aus diesem Grund ist der Einsatz von Java tabu bei sicherheitsrelevanter Steuerungssoftware, wie beispielsweise in Industrieanlagen.

Das Virtual Machine-Modell ist trotz aller Vorteile, die es in Sachen Plattformunabhängigkeit mit sich bringt, auch gleichzeitig einer der größten Nachteile der Programmiersprache. Es sorgt durch den Unterbau für einen gewissen Performance-Verlust bei der Ausführung von Programmen. Falls Sie bereits eine Java-Anwendung verwendet haben, haben Sie auch sicherlich bemerkt, dass Java-Programme im Vergleich zu Anwendungen, die in C++ oder Python, geschrieben sind, relativ langsam sind. Durch die virtuelle Maschine haben Entwickler außerdem keinen direkten Zugriff auf die Systemhardware. Diese wird mittels der Runtime Environments angesprochen, die als Vermittler zwischen dem Programmcode und dem Computer fungiert. Dadurch kommt es zu Verzögerungen und es wird außerdem verhindert, dass von die JRE nicht unterstützte Hardwarefunktionen nicht genutzt werden können. Immerhin bringt das auch einen Vorteil mit sich: Falls eine Java-Anwendung abstürzt, wird im Normalfall die Runtime Environment mitgerissen, nicht jedoch das gesamte Betriebssystem.

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