Библиотека классов языка Java

Системная библиотека классов языка Java содержит классы и пакеты, реализующие различные базовые возможности языка. Методы классов, включенных в эту библиотеку, вызываются из JavaVM во время интерпретации Java-программы. Идея реализовывать часть языковых возможностей с помощью системных библиотек была успешно осуществлена еще в языке C и его преемнике C/C++ (откуда Java и взяла эту идею). Но если в системе программирования C/C++ нужна была известная осторожность при развитии языка с помощью библиотек, так как библиотеки вносили в язык элемент интерпретации, снижая эффективность программного кода, то в системе Java и так вся программа интерпретируется на JavaVM, так что возможности расширять язык, вводя все новые и новые классы и пакеты в системную библиотеку, практически неограничены.

Выше уже было упомянуто, что с помощью библиотечных классов Thread и ThreadGroup в Java введены легковесные процессы (трэды). Для синхронизации трэдов в Java используются мониторы Хоара, с помощью которых осуществляется синхронизация очередей (с приоритетами) к совместно используемым данным. Механизм наследования позволяет вводить в управление трэдами новые возможности: можно разработать "свои трэды", наследуясь от класса Thread.

Системная библиотека Java содержит также классы String и StringBuffer, поддерживающие работу со строками. Эти классы объявлены как final, что означает, что от этих классов нельзя производить подклассы. Класс String содержит основные операции для работы со строками (слияние строк, сравнение строк, поиск и извлечение символов и т.п.). Отметим, что операция (метод) конкатенации (слияния) строк обозначается символом "+", причем это единственный случай в языке Java, когда использована перегрузка знаков операций (в отличие от C++, широко использующем перегрузку операций+, * и др., что приводит к плохо понимаемым текстам программ, в Java запрещена перегрузка знаков операций). Класс StringBuffer является близнецом класса String, но, в отличие от класса String, объекты которого нельзя изменять (новая строка - это новый объект класса String), строки, являющиеся объектами класса StringBuffer, можно изменять.

Как и в системе программирования C/C++, в системную библиотеку Java включен пакет java.io, в котором реализованы потоки ввода-вывода. Возможности ввода-вывода в Java, в основном аналогичны реализации ввода-вывода в системе C/C++.

В системную библиотеку Java входят пакеты java.lang и java.util, которые содержат наборы вспомогательных классов, широко используемых в других встроенных пакетах Java и, естественно в прикладных пакетах и классах, разрабатываемых пользователями окружения Java. В частности, пакетjava.lang содержит абстрактный класс Number, представляющий собой интерфейс для работы со всеми скалярными типами, его подклассы Integer, Long, Float и Double, являющиеся классами-оболочками для значений соответствующих типов (каждый объект класса-оболочки содержит одно значение соответствующего типа и имеет методы, обеспечивающие доступ к указанному значению), а также классы-оболочки Character и Boolean. Из других классов этих пакетов можно отметить класс Math, который содержит функции с плавающей точкой, используемые в физических и технических расчетах, а также константы E (приблизительно 2.72) и PI (приблизительно 3.14).

Интеграция системы Java с сетью Internet обеспечивается пакетом java.lang, входящим в системную библиотеку Java. При этом адреса абонентов, принятые в Internet, поддерживаются классом InetAddress, для поддержки дейтаграмм (пакетов протокола UDP) используются классы DatagramPacket и DatagramSocket, класс Socket поддерживает сокеты TCP/IP, для создания серверов Internet используются объекты класса ServerSocket. Наконец, имеется класс URL для связи с WWW (пользователи WWW знают, что URL, или Uniform Resource Locators - наиболее фундаментальный компонент WWW, обеспечивающий доступ к ее содержимому; в списке литературы к данной статье URL использованы для указания источников, доступных по Internet). Сетевые классы Java представляют ясный и простой в использовании интерфейс для работы в Internet, существенно упрощая написание программ для Internet.

В системную библиотеку Java включены также классы, поддерживающие разработку апплетов и упрощающие работу с окнами. Эти классы рассматриваются в следующем разделе.

Библиотека классов Java постоянно расширяется за счет новых классов и пактов. Эти классы фактически расширяют язык Java, предоставляя программистам новые возможности. В качестве примера такого расширения Java рассмотрим два пакета, реализующие для окружения Java знаменитую библиотеку STL (Standard Template Library) [8], которая имеет большой успех у программистов, использующих C++.

Первый из этих пакетов - SJL (Simple Java Library) [7] представляет собой набор контейнерных классов и алгоритмов, параметризованных по типам (классам) содержащихся в них объектов и разработанных таким образом, чтобы программисты моли использовать их в различных сочетаниях в своих программах. Контейнерные классы определяют контейнерные объекты (или просто - контейнеры), т.е. объекты, которые содержат в себе наборы (множества) других объектов, обеспечивая доступ к этим объектам. Примерами контейнеров является список, массив, очередь и т.п. С каждым контейнером обычно бывает связано один или несколько итераторов - объектов, обеспечивающих доступ к содержимому соответствующего контейнера в некотором порядке. SJL обеспечивает возможности библиотеки STL для пользователей системы Java.

К сожалению, в системе Java в отличие от C++ не предусмотрено препроцессора (авторы Java являются принципиальными противниками препроцессора). Поэтому параметрические (generic) классы, реализованные в языке C++ через шаблоны (templates), обрабатываемые препроцессором, и широко используемые в библиотеке STL (ведь это библиотека шаблонов), в SJL реализованы через вызовы методов соответствующих классов. В результате во время выполнения программы приходится выполнять часть функций, которые в STL выполняются в процессе компиляции (дополнительная интерпретация!), что конечно же резко снижает производительность классов библиотеки SJL по сравнению с аналогичными классами STL.

В другой, более популярной, реализации библиотеки STL для окружения Java - пакете JGL (Java Generic Library) [6], разработанном под руководством самого автора STL А. Степанова, показано как в этом окружении можно интерпретировать параметрические (generic) классы. Для этого авторы JGL разработали наборы интерфейсов, по одному для каждого из одиннадцати видов контейнеров (Array, Deque, Dlist,Slist, HashSet, OrderedSet, Stack, Queue, PriorityQueue, HashMap, OrderedMap), и контейнерные классы, реализующие эти наборы интерфейсов. Каждый интерфейс контейнера соответствует одному из классов объектов, содержащихся в этом контейнере, так что как только появляется новый класс объектов, включаемых в контейнер, соответствующий набор интерфейсов должен быть пополнен еще одним интерфейсом. Обращение к контейнеру всегда производится через один из его интерфейсов. Конечно, по сравнению с шаблонами такой способ параметризации классов по типам содержащихся в них объектов выглядит несколько неуклюжим. Другим недостатком пакета JGL является возможность включать в его контейнеры только объекты, так что элементами контейнера "массив целых значений" будут не поля типаint, а соответствующие объекты класса Int из пакета java.lang.

Из описания двух способов реализации библиотеки STL для окружения Java (SJL и JGL) видно, что язык Java нуждается в более удобных средствах параметрического (generic) программирования. Предложения по расширению Java в этом направлении встречаются в публикациях (см., например, [12]). Однако пока эти предложения не встречают должного понимания у авторов Java.

44 языки javascript, vbscript и perlscript

ASP-страницы, почему-то, всегда связывают со скриптом VBScript. Хотя это, наверное, худший из возможных вариантов. ASP могут быть написаны на любом WSH (Windows Scription Host)-cовместимом скриптовом языке. Рассмотрим 3 варианта - VBScript, JScript, PerlScript. Первые два - VBScript & JScript поддерживаются Miscrosoft, и не требуют дополнительных инсталляций. PerlScript автоматически устанавливается при инсталляции

ActivePerl

. Сравним эти три варианта.

 

VBScript

    К немногим преимуществам (весьма неоднозначным) VBScript можно отнести то, что он прост для использования VisualBasic-программистами. Если объекты 2nd tier пишутся как COM-объекты на VisualBasic, это может служить оправданием использования VBScript. Т.к. образуется некий "корпоративный стандарт". Язык Basic, сам по себе, является прекрасным языком для обучения программированию, на котором выросло не одно поколение программистов. Однако, непосредственно VBScript, не способствует появлению хорошего стиля программирования и потому стимулирует крах проектов средней и большой сложности.  Наверное худшим ограничением является отсутствие возможности объектно-ориентированного программирования, что очень критично для крупных проектов.  Если, все-таки, решено использовать VBScript, следует уделить тщательное внимание аккуратности при написании кода, комментариям, отступам, понятным названиям процедур, функции и переменных, хорошему документированию. Это важно при любом программировании, но для VBScript это актуально вдвойне. Не следует также пользоваться независимостью от регистра языка VBScript.

JScript (javascript)

    Одним из новаторских изобретений фирмы Netscape стал скриптовый язык javascript. Его синтаксис официально основывается на чрезвычайно популярном сейчас языке Java. А это, в свою очередь, говорит о схожести с C и C++. Особый интерес в javascript представляет оригинальная система динамического создания объектов, что позволят применять объектно-ориентированный подход. Несмотря на отсутствие инкапсуляции, странное наследование и неограниченный полиморфизм (проверки типов в javascript нет), применение объектов выводит программирование ASP-страниц на более высокий уровень, позволяя использовать стандартные паттерны проектирования, упрощая код и делает его более логичным, расширяемым и переносимым. Можно, например, создавать  оболочки (которые еще называют адаптерами или врапперами) COM-объектов (того же ADODB), более удобные для применения, и абстрагирующие основной ASP-код от этого-самого COM-объекта (позволяя, при необходимости, легко заменить его на другой объект 2nd tier).     JScript является клоном языка javascript от Microsoft. Отличия javascript и JScript минимальны, однако их следует знать (отличия описаны в документации по JScript) и обходить (или абстрагировать), поскольку применение JScript в ASP открывает уникальную перспективу - возможность простого перевода Web-приложения, почти без переписывания основного кода, на технологию JSP (Java Server Pages). Это не означает, что мы собираемся бросать ASP и срочно переходить на JSP. Просто, в современных условиях, быть не привязанным к единственной платформе и/или технологии - очень ценное свойство проекта, которое, быть может, спасет его от гибели. Если грамотно абстрагировать ASP- и Windows-зависимый код в общие библиотеки,  то, переписав только эти библиотеки, мы, теоретически, получим JSP-сайт. (JSP страницы могут быть написаны на javascript, а конструкции <%...%>, <%=...%>  схожи и в ASP и в JSP). Это, однако, не относится к объектам 2nd tier, которые переводить придется отдельно.     Достоинством javascript можно считать  его применение на стороне клиента (DHTML в Web-броузере), что позволяет создать "корпоративный стандарт". Т.е. программист-разработчик может применять единую технологию на стороне клиента и сервера (VBScript также можно использовать на стороне клиента, для броузера Internet Explorer, но это, обычно, не практикуется). Если разработки в компании ведутся на Java, С или С++, то javascript весьма гармонично впишется в рабочую среду. Недостатком конкретной реализации JScript можно считать отсутствие аналога VBScript-функции chrB(), что ограничивает возможность работы с однобайтовыми потоками данных. Что, с другой стороны, стимулирует вынесение сложного кода в объекты 2-nd tier.

PerlScript (ActivePerl)

    Появившись как язык для написания UNIX-скриптов, Perl обрел новое призвание в Web-разработках благодаря своей простоте, уникальным возможностям для работы со строками, большому количеству библиотек и своей бесплатности. Использовать Perl как PerlScript в ASP несколько эффективнее, чем в качестве CGI или ISAPI, поскольку открывает доступ к стандартным и весьма полезным ASP-объектам (Server, Application, Session, etc.). Perl поддерживает объектно-ориентированное программирование, что дает ему преимущества, описанные выше для javascript. Недостатком (условным) использования PerlScript является необходимость его установки на сервер (усложнение deployment), а также то, что это свободно-распространяемый  продукт, безо всяких гарантий. С другой стороны, для стран СНГ эта характеристика присуща большинству программных продуктов, и потому этот недостаток неактуален. Решать, кто дольше просуществует и будет продолжать выпускать обновленные версии своих продуктов - Microsoft или ActiveState (разработчик ActivePerl) - тоже дело неблагодарное. Поэтому стоит изначально закладывать в проект возможность для перехода на конкурирующую технологию. Для ASP+PerlScript эта технология - PHP. Так же, как ASP+JScript можно перевести на JSP, так и  ASP+PerlScript можно перевести на PHP, поскольку скриптовый язык PHP по синтаксису близок к Perl. Этот переход видится немного более сложным, чем ASP+JScript->JSP, но вполне осуществимым.      К неоднозначным фактам можно отнести наличие у Perl большого количества библиотек. Несмотря на кажущееся явное преимущество, концентрация слишком большой функциональности в ASP-страницах (к чему склоняют Perl-библиотеки) приводит к нарушению баланса распределенной системы. Вместо того, чтобы выносить функциональность в 2nd tier объекты, разработчики размещают сложный и ресурсоемкий код в ASP-файлы, в результате система становится немасштабируемой, а IIS - перегруженным. Решением этой проблемы выглядит разработка 2nd tier COM-объектов на том же Perl (возможность писать COM-объекты на Perl  ActiveState предлагала, на момент написания статьи, за 110$). Опять же, мы имеем корпоративный стандарт - ASP+PerlScript & COM-объекты на Perl, со всеми преимуществами корпоративных стандартов.