Java

Hier kann und soll keine Sprachbeschreibung der Sprache Java gegeben werden, es sollen lediglich die grundlegenden Entwicklungsziele und Spracheigenschaften genannt werden.

Von Flanagan (Flanagan, 1998) wird die Entwicklerin von Java, die Fa. SUN mit folgender Beschreibung der Sprache Java zitiert:

Java: Eine einfache, objektorientierte, verteilte, interpretierte, robuste, sichere, architekturneutrale, portable, hochleistungsfähige, multithreadfähige und dynamische Sprache.

Tanenbaum (Tanenbaum, 1998) charakterisiert Java wie folgt:

Java borgt sich zwar viele Konzepte und einen Teil der Syntax von C/C++, ist aber eine objektorientierte Sprache, die mit beiden nicht kompatibel ist. Manche behaupten, dass Java im grossen wie Smalltalk, im kleinen aber wie C oder C++ ist.

Java wurde Ende 1995 von der Firma SUN Microsystems eingeführt. 1997 erschien Java 1.1 mit zahlreichen Verbesserungen und Erweiterungen insbesonders im Bereich entfernter Datenzugriff, Druckmöglichkeiten, Internationalisierung, Kryptographie und digitale Signaturen.

Java ist eine objektorientierte Sprache mit Klassen bestehend aus einer Reihe von Daten und Methoden. Zusammengenommen beschreiben Daten und Methoden den Zustand und das Verhalten eines Objekts. Klassen werden dabei in einer Hierarchie angeordnet, so dass Unterklassen das Verhalten von übergeordneten Klassen (Superklassen) erben können. Eine Klassenhierarchie besitzt immer eine Stammklasse; diese hat ein sehr allgemeines Verhalten.

Java ist eng an die Syntax der Sprache C++ angelehnt, besitzt aber nicht deren Kompliziertheit (Flanagan, 1998).

Die wichtigsten realisierten Eigenschaften sind:

• interpretiert
  Java ist eine interpretierte Sprache. Dadurch, das der Java-Compiler Code für die sogenannte Java Virtual Machine (JVM) produziert, kann Java-Code auf jeder Maschine unverändert ausgeführt werden, für die es eine Portierung des Interpreters und der JVM gibt.
  
  
• Architekturneutral und portabel
  ('write once, run anywhere')
  Weil Java-Programme in ein architekturneutrales Byte-Codeformat übersetzt werden, kann einen Java-Anwendung auf jedem System ausgeführt werden , solange die JVM auf diesem System implementiert ist. Das ist für Anwendungen die über das Internet verteilt werden, von ganz besonderer Wichtigkeit, da diese ja die Zielumgebungen in denen sie ablaufen werden gar nicht kennen. Dies wird nicht nur durch die JVM und die interpretierte Ausführung von Java-Programmen erreicht, sondern auch dadurch, dass es keine implementierungsabhängigen Aspekte der Sprachimplementation gibt. So kann zum Beispiel die Speicherplatzbelegung des Datentyps int in der Sprache C je nach Umgebung zwischen 16, 32 und 64 Bit liegen. Diese Verhalten ist Java fremd, es legt die Grössen der primitiven Datentypen explizit fest.
  
  
• Dynamisch und verteilt
  Java ist ein dynamische Sprache, die es zulässt, zu jeder Zeit eine Klasse in einen laufenden Java-Interpreter zu laden. Diese dynamisch geladenen Klassen können dann dynamisch instantiiert werden. Informationen über eine Klasse können ebenfalls dynamisch zur Laufzeit ermittelt werden. Java wird auch als verteilte Sprache bezeichnet. Das bedeutet , dass sie Netzwerke auf einer sehr hohen Ebene (Layer 7) unterstützt. So ist mit Hilfe bestimmter Klassen das Lesen einer Datei auf einem Rechner irgenwo im Internet genauso einfach wie das Lesen einer lokalen Datei. Ebenso einfach ist es, die Methoden eines entfernten Objekts lokal zu benutzen. Zusammengenommen erlauben diese Fähigkeiten einem Java-Interpreter, Programmcode über das Internet zu laden und auszuführen.
  
  
• Einfach
  Die Java-Entwickler haben versucht eine Sprache zu kreiieren, die ein Programmierer leicht erlernen kann. Deshalb wurde die Anzahl der Sprachkonstrukte kleingehalten und die Syntax stark an C/C++ angelehnt. Gleichzeitig wurde auf einige C/C++ Merkmale verzichtet. Die meisten dieser Merkmale wurden entweder wenig benutzt oder führten zu einem unsauberen Programmierstil. So verzichtet Java auf 'goto', 'struct' und 'union' und auf die Verwendung von Zeigern und Zeigerarithmetik. Daraus ergibt sich auch der Verzicht auf eine vom Programmierer zu implementierende Speicherverwaltung.
  
  
• Robust
  Man kann natürlich auch in Java fehlerhafte Programme schreiben, jedoch schliesst Java aufgrund der starken Typisierung und wegen des Fehlens von Zeigern und Zeigerarithmetik bestimmte Arten von Programmierfehlern von vornherein aus . Durch einen eingebauten Exceptionhandler wird das kontrollierte Abfangen von Programmfehlern ausserdem erheblich erleichtert.
  
  
• Sicher
  Wegen der verteilten Natur von Java ist dieser Aspekt besonders wichtig. Die Sprache stellt verschiedene Sicherheitsstufen bereit, die vor bösartigem Code schützen und es Benutzern ermöglicht , unbekannte Programme wie z.B. Applets sicher auszuführen. Auf der untersten Programmebene gehen Robustheit und Sicherheit Hand in Hand, da der direkte Zugriff auf den Speicher wegen des Fehlens von Zeigern vollständig unterbunden ist. Die zweite Schutzmassnahme ist die Verifikation des angelieferten Bytecodes durch die JVM vor der Ausführung. damit wird sichergestellt, dass der Code richtig geformt ist, keine Stack-Probleme verursacht und keine illegalen Byte-Codes enthält. Eine weitere Sicherungsmassnahme wird als "Sandkastenmodell" beschrieben. Unbekannter Code wird im Sandkasten zur Ausführung gebracht in dem er sicher "spielen" kann. Es gelten dabei eine Reihe von Einschränkungen, wobei die offensichtlichste die ist, dass das Programm keinen Zugriff auf das lokale Dateisystem bekommt. Schliesslich kann der Java-Code noch mit einer digitalen Signatur versehen werden, um ihn kryptografisch zu sichern und seine Herkunft zweifelsfrei sicherzustellen.
  
  
• Hochleistungsfähig
  Java ist eine interpretierte Sprache und kann deshalb nicht an die Geschwindigkeit einer direkt zu Maschinencode kompilierenden Sprache wie z.B. C heranreichen. Flanagan gibt hier z.B. einen Faktor von zehn für Java 1.1 im Vergleich zu C an. Für GUI oder netzwerkbasierte interaktive Anwendungen ist dieser Nachteil vernachlässigbar. Zur weiteren Laufzeitbeschleunigung kritischerer Vorgänge wie z.B. Stringoperationen wurden diese Teile der JVM direkt in Maschinencode implementiert. Neuere Java-Interpreter bedienen sich der Just-In-Time-Compilation Technik die Java Bytecodes zur Laufzeit in den Maschinencode der ausführenden CPU übersetzen.
  
  
• Multithreadfähig
  Java unterstützt mehrere Threads - auch leichgewichtige Prozesse genannt - innerhalb eines Prozesses (Programms). Threads unterscheiden sich von einem unabhängigen Prozess dadurch, dass sie auf gemeinsamen Daten und Speicher arbeiten. Threads können auf diese Art und Weise parallel kleinere Aufgaben in einem Programm übernehmen. Ein wichtiges Problem in Multitaskingumgebnungen ist die Synchronisation der Prozesse bzw. der Threads. Java vereinfacht dies durch den Verzicht auf nichtsperrende, asynchrone Prozesse. Das heißt jede Ressource die einen Thread benutzt, wird von ihm bis zum Ende der Benutzung exklusiv gesperrt und das Ergebnis einer I/O Operation wird abgewartet - erst dann wird die Ausführung fortgesetzt.

Ergänzungen zu Javascript:
Javascript ist eine Programmiersprache die entweder direkt in HTML-Dateien oder in eine separate Textdatei geschrieben wird. Im Gegensatz zu Java wird Javascript nicht sofort kompiliert, sondern die Scripts werden erst nach dem Einlesen durch den Browser in Java in JVM-Code übersetzt und ausgeführt. Die Fa. Netscape hat Javascript als HTML Erweiterung entwickelt und unterstützt diese seit Version 2, der InternetExplorer von Microsoft ist ab Version 3 Javascript-fähig (Kühn, 1999). JavaScript selbst ist keine "abgespeckte" Version von Java, sondern eine eigenständige, kompakte und objektorientierte Scriptsprache, die zur Erstellung von Client- und Serveranwendungen im Internet eingeführt wurde. Diese Scriptsprache verwendet zwar etliche Syntaxbefehle wie Java, verfolgt jedoch andere Ziele. Bei JavaScript muß der Autor nur geringe Programmierkenntnisse aufweisen, da diese Sprache möglichst einfach gehalten wurde. Java ist eine objektorientierte Programmiersprache. Sie kann für Anwendungen und für kleine Applikationen - Applets - verwendet werden. JavaScript dagegen ist eine Scriptsprache, die keine standalone Anwendungen, bzw. Applets ermöglicht. In der gebräuchlichen Form wird JacaScript direkt ins HTML-Dokument eingebunden (gesamter Source-Code). Dadurch lassen sich in einfacher Form dynamische Dokumente verwirklichen.