¿Que es Java?: Conceptos Esenciales

¿Que es Java?

Java es un lenguaje de programación orientado a objetos, basado en clases y de propósito general diseñado para tener menores dependencias de implementación. Es una plataforma informática para el desarrollo de aplicaciones. Por lo tanto, Java es rápido, seguro y confiable. Es ampliamente utilizado para desarrollar aplicaciones Java en computadoras portátiles, centros de datos, consolas de juegos, supercomputadoras científicas, teléfonos celulares, etc.

Conceptos y Descripción

Concepto	Descripción
Clase	Plantilla para crear objetos.
Objeto	Instancia de una clase que tiene estado y comportamiento.
Método	Bloque de código que define el comportamiento de un objeto.
Variable	Espacio de almacenamiento con un nombre asociado que contiene un valor.
Herencia	Mecanismo mediante el cual una clase adquiere las propiedades y comportamientos de otra clase.
Polimorfismo	Capacidad de un objeto para tomar muchas formas diferentes.
Encapsulación	Ocultamiento de los detalles de implementación de un objeto y exposición de una interfaz.
Interfaz	Colección de métodos abstractos que define un comportamiento.
Clase abstracta	Clase que no puede ser instanciada y puede contener métodos abstractos.
Excepción	Evento que interrumpe el flujo normal de ejecución de un programa debido a un error.
Colección	Estructura de datos que permite almacenar y manipular grupos de objetos.
Hilos (Threads)	Unidad básica de ejecución de un programa Java.
Manejo de archivos	Operaciones de lectura y escritura de datos en archivos.
Palabra clave «this»	Referencia al objeto actual.
Palabra clave «static»	Modificador que indica que un método o variable pertenece a la clase en lugar de instancias.
Palabra clave «final»	Modificador que indica que un elemento no puede ser cambiado.
Palabra clave «abstract»	Modificador que indica que un método no tiene implementación.
Palabra clave «interface»	Define un conjunto de métodos que una clase implementadora debe proporcionar.

Esta tabla proporciona una visión general de algunos de los conceptos más importantes en Java.

¿Qué es la plataforma Java?

Java Platform es una colección de programas que ayudan a los programadores a desarrollar y ejecutar aplicaciones de programación Java de manera eficiente. Incluye un motor de ejecución, un compilador y un conjunto de bibliotecas. Es un conjunto de software y especificaciones de computadora. James Gosling desarrolló la plataforma Java en Sun Microsystems y posteriormente Oracle Corporation la adquirió.

En este tutorial de Java para principiantes , aprenderá:

• ¿Que es Java?
• ¿Qué es la plataforma Java?
• Definición y significado de Java
• ¿Para qué se utiliza Java?
• Historia del lenguaje de programación Java
• Versiones de Java
• Características de Java
• Componentes del lenguaje de programación Java
• Diferentes tipos de plataformas Java
• ¿Qué es una computadora?
• ¿Qué es el lenguaje ensamblador?
• ¿Qué son el ensamblador y el compilador?
• ¿Cómo funciona la máquina virtual Java?
• ¿Cómo es independiente la plataforma Java?

Definición y significado de Java

Java es un lenguaje multiplataforma, orientado a objetos y centrado en la red. Es uno de los lenguajes de programación más utilizados. Java también se utiliza como plataforma informática.

Se considera uno de los lenguajes de programación rápidos, seguros y confiables preferidos por la mayoría de las organizaciones para construir sus proyectos.

¿Para qué se utiliza Java?

A continuación se muestran algunas aplicaciones Java importantes:

• Se utiliza para desarrollar aplicaciones de Android.
• Le ayuda a crear software empresarial
• Amplia gama de aplicaciones java móviles
• Aplicaciones de informática científica
• Uso para análisis de big data
• Programación Java de dispositivos Hardware
• Se utiliza para tecnologías del lado del servidor como Apache, JBoss, GlassFish, etc.

Historia del lenguaje de programación Java

Aquí hay hitos importantes de la historia del lenguaje Java:

• El lenguaje Java inicialmente se llamó OAK.
• Originalmente, fue desarrollado para manejar dispositivos portátiles y decodificadores. Oak fue un gran fracaso.
• En 1995, Sun cambió el nombre a “Java” y modificó el lenguaje para aprovechar el floreciente negocio de desarrollo de www (World Wide Web).
• Posteriormente, en 2009, Oracle Corporation adquirió Sun Microsystems y tomó posesión de tres activos clave de software de Sun: Java, MySQL y Solaris.

Versiones de Java

Aquí hay una breve historia de todas las versiones de Java con su fecha de lanzamiento.

Versiones de Java	Fecha de lanzamiento
JDK Alfa y Beta	1995
JDK 1.0	23 de enero de 1996
JDK 1.1	19 de febrero de 1997
J2SE 1.2	8 de diciembre de 1998
J2SE 1.3	8 de mayo de 2000
J2SE 1.4	6 de febrero de 2002
J2SE 5.0	30 de septiembre de 2004
JavaSE6	11 de diciembre de 2006
JavaSE7	28 de julio de 2011
JavaSE 8	18 de marzo de 2014
Java SE 9	21 de septiembre de 2017
Java SE 10	20 de marzo de 2018
JAVASE11	25 de septiembre de 2018
JAVASE12	19 de marzo de 2019
JAVA SE 13	17 de septiembre de 2019
JAVASE14	17 de marzo de 2020
JAVASE15	15 de septiembre de 2020 (última versión de Java)

Características de Java

A continuación se muestran algunas características importantes de Java:

• Es uno de los lenguajes de programación fáciles de usar para aprender.
• Escriba código una vez y ejecútelo en casi cualquier plataforma informática.
• Java es independiente de la plataforma. Algunos programas desarrollados en una máquina se pueden ejecutar en otra máquina.
• Está diseñado para crear aplicaciones orientadas a objetos.
• Es un lenguaje multiproceso con gestión automática de memoria.
• Está creado para el entorno distribuido de Internet.
• Facilita la computación distribuida como centrada en la red.

Componentes del lenguaje de programación Java

Un programador Java escribe un programa en un lenguaje legible por humanos llamado Código Fuente. Por lo tanto, la CPU o los Chips nunca entienden el código fuente escrito en ningún lenguaje de programación .

Estas computadoras o chips entienden sólo una cosa, que se llama lenguaje de máquina o código. Estos códigos de máquina se ejecutan a nivel de CPU. Por lo tanto, serían códigos de máquina diferentes para otros modelos de CPU.

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Sin embargo, debes preocuparte por el código máquina, ya que la programación tiene que ver con el código fuente. La máquina comprende este código fuente y lo traduce a un código comprensible para la máquina, que es un código ejecutable.

Todas estas funcionalidades ocurren dentro de los siguientes 3 componentes de la plataforma Java:

Kit de desarrollo Java (JDK)

JDK es un entorno de desarrollo de software utilizado para crear subprogramas y aplicaciones Java. La forma completa de JDK es Java Development Kit. Los desarrolladores de Java pueden usarlo en Windows, macOS, Solaris y Linux. JDK les ayuda a codificar y ejecutar programas Java. Es posible instalar más de una versión de JDK en la misma computadora.

¿Por qué utilizar JDK?

Estas son las razones principales para usar JDK:

• JDK contiene las herramientas necesarias para escribir programas Java y JRE para ejecutarlos.
• Incluye un compilador, lanzador de aplicaciones Java, Appletviewer, etc.
• El compilador convierte el código escrito en Java en código de bytes.
• El iniciador de aplicaciones Java abre un JRE, carga la clase necesaria y ejecuta su método principal.

Máquina virtual Java (JVM):

Java Virtual Machine (JVM) es un motor que proporciona un entorno de ejecución para controlar el código o las aplicaciones Java. Convierte el código de bytes de Java en lenguaje de máquina. JVM es parte de Java Run Environment (JRE). En otros lenguajes de programación, el compilador produce código de máquina para un sistema en particular. Sin embargo, el compilador de Java produce código para una máquina virtual conocida como máquina virtual Java.

¿Por qué JVM?

Estas son las razones importantes para usar JVM:

• JVM proporciona una forma independiente de la plataforma de ejecutar el código fuente de Java.
• Tiene numerosas bibliotecas, herramientas y marcos.
• Una vez que ejecuta un programa Java, puede ejecutarlo en cualquier plataforma y ahorrar mucho tiempo.
• JVM viene con un compilador JIT (Just-in-Time) que convierte el código fuente de Java en lenguaje de máquina de bajo nivel. Por tanto, se ejecuta más rápido que una aplicación normal.

Entorno de ejecución de Java (JRE)

JRE es una pieza de software diseñada para ejecutar otro software. Contiene las bibliotecas de clases, la clase de cargador y JVM. En términos simples, si desea ejecutar un programa Java, necesita JRE. Si no es programador, no necesita instalar JDK, solo JRE para ejecutar programas Java.

¿Por qué utilizar JRE?

Estas son las razones principales para usar JRE:

• JRE contiene bibliotecas de clases, JVM y otros archivos de soporte. No incluye ninguna herramienta para el desarrollo de Java como depurador, compilador, etc.
• Utiliza clases de paquetes importantes como bibliotecas math, swing, util, lang, awt y runtime.
• Si tiene que ejecutar subprogramas de Java, entonces debe instalar JRE en su sistema.

Diferentes tipos de plataformas Java

Hay cuatro tipos diferentes de plataformas de lenguaje de programación Java:

1. Plataforma Java, edición estándar (Java SE): la API de Java SE ofrece la funcionalidad principal del lenguaje de programación Java. Define todas las bases de tipo y objeto para clases de alto nivel. Se utiliza para redes, seguridad, acceso a bases de datos, desarrollo de interfaces gráficas de usuario (GUI) y análisis XML.

2. Plataforma Java, Edición Empresarial (Java EE): La plataforma Java EE ofrece una API y un entorno de ejecución para desarrollar y ejecutar aplicaciones de red altamente escalables, de gran escala, de varios niveles, confiables y seguras.

3. Plataforma de lenguaje de programación Java, Micro Edition (Java ME): la plataforma Java ME ofrece una API y una máquina virtual de tamaño reducido que ejecuta aplicaciones de lenguaje de programación Java en dispositivos pequeños, como teléfonos móviles.

4. Java FX: JavaFX es una plataforma para desarrollar aplicaciones de Internet enriquecidas utilizando una API de interfaz de usuario liviana. Utiliza motores de medios y gráficos acelerados por hardware que ayudan a Java a aprovechar clientes de mayor rendimiento y una apariencia moderna y API de alto nivel para conectarse a fuentes de datos en red.

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Para comprender el lenguaje de programación Java, debemos comprender algunos conceptos básicos de cómo un programa de computadora puede ejecutar un comando y ejecutar la acción.

¿Qué es una computadora?

Una computadora es un dispositivo electrónico capaz de realizar cálculos. Todos sabemos que está compuesto por monitor, teclado, ratón y memoria para almacenar información. Pero el componente más importante de la computadora es un PROCESADOR. Todo esto hace pensar en la computadora, pero la pregunta es ¿cómo piensa la computadora? ¿Cómo entiende el texto, imágenes, vídeos, etc.?

¿Qué es el lenguaje ensamblador?

La computadora es un dispositivo electrónico y solo puede comprender señales electrónicas o señales binarias. Por ejemplo, la señal electrónica de 5 voltios puede representar el número binario 1, mientras que 0 voltios puede representar el número binario 0. Por lo tanto, su PC es bombardeada continuamente con estas señales.

Ocho bits de dichas señales se agrupan para interpretar texto, números y símbolos.

Por ejemplo, la computadora identifica el símbolo # como 10101010. De manera similar, el patrón para agregar una función está representado por 10000011.

Esto se conoce como computación de 8 bits. El procesador actual es capaz de decodificar tiempo de 64 bits. Pero ¿cuál es la relación de este concepto con el lenguaje de programación JAVA? Entendamos estos como un ejemplo.

Supongamos que si desea decirle a la computadora que sume dos números (1+2) representados por algunos números binarios (10000011), ¿cómo se lo va a decir a su computadora? Sí, usaremos lenguaje ensamblador para ejecutar nuestro código.

«El lenguaje ensamblador es la forma más elemental de lenguajes de desarrollo de software».

Vamos a darle el comando a una computadora en este formato, como se muestra a continuación. Tu código para sumar dos números en este idioma estaría en este orden.

• Guarde el número 1 en la ubicación de la memoria, diga A
• Guarde el número 2 en la ubicación de la memoria, diga B
• Agregar contenidos de la ubicación A y B
• Guardar resultados

¿Pero cómo vamos a hacer esto? En la década de 1950, cuando las computadoras eran enormes y consumían una gran cantidad de energía, convertías tu código ensamblador en el código de máquina correspondiente a 1 y 0 usando hojas de mapeo. Posteriormente, este código se introducirá en las tarjetas de la máquina y se enviará a la computadora. La computadora leerá estos códigos y ejecutará el programa. Este sería un proceso largo hasta que ASSEMBLER viniera a ayudar.

¿Qué son el ensamblador y el compilador?

Con el avance de la tecnología, se inventaron los dispositivos de E/S. Puede escribir su programa directamente en la PC usando ASSEMBLER. Lo convierte al código de máquina correspondiente (110001…) y lo envía a su procesador. Volviendo a nuestro ejemplo de adición de (1+2), el ensamblador convertirá este código en código de máquina y lo generará.

Aparte de eso, también tendrá que realizar llamadas para crear funciones proporcionadas por el sistema operativo para mostrar la salida del código.

Pero el ensamblador por sí solo no participa en este proceso; también requiere que el compilador compile el código largo en una pequeña porción de códigos. Con el avance de los lenguajes de desarrollo de software, todo este código ensamblador podría reducirse a una sola línea impresa f 1+2 A con el software llamado COMPILER. Se utiliza para convertir su código de lenguaje C en código ensamblador. El ensamblador lo convierte al código de máquina correspondiente. Este código de máquina se transmitirá al procesador. El procesador más común utilizado en PC o Computadoras es el procesador Intel.

Aunque los compiladores actuales vienen incluidos con el ensamblador, pueden convertir directamente el código de un lenguaje superior en código de máquina.

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Ahora, supongamos que el sistema operativo Windows se ejecuta en este procesador Intel, una combinación del sistema operativo más el procesador se llama PLATAFORMA. La plataforma más común en el mundo es Windows e Intel se llama plataforma Wintel. Las otras plataformas populares son AMD y Linux, Power PC y Mac OS X.

Ahora, con un cambio de procesador, las instrucciones de montaje también cambiarán. Por ejemplo:

• Agregar instrucción en Intel puede llamarse ADICIÓN para AMD
• O Matemáticas AGREGAR para Power PC

Y, con un cambio en el sistema operativo, el nivel y la naturaleza de las llamadas a nivel del sistema operativo también cambiarán.

Como desarrollador, quiero que mi programa de software funcione en todas las plataformas para maximizar mis ingresos. Entonces tendría que comprar compiladores separados que conviertan mi comando print f en el código de máquina nativo.

Pero los compiladores son caros y existe la posibilidad de que surjan problemas de compatibilidad. Por lo tanto, no es factible comprar e instalar un compilador separado para diferentes sistemas operativos y procesadores. Entonces, ¿cuál puede ser una solución alternativa? Ingrese al lenguaje Java.

¿Cómo funciona la máquina virtual Java?

Utilizando Java Virtual Machine , este problema se puede resolver. Pero cómo funciona en diferentes procesadores y sistemas operativos. Entendamos este proceso paso a paso.

Paso 1) El código para mostrar la suma de dos números es System.out.println(1+2) y se guarda como un archivo .java.

Paso 2) Usando el compilador de Java, el código se convierte en un código intermedio llamado código de bytes. El resultado es un archivo .class.

Paso 3) Este código no lo entiende ninguna plataforma, solo una plataforma virtual llamada Máquina Virtual Java.

Paso 4) Esta Máquina Virtual reside en la RAM de su sistema operativo. Cuando la máquina virtual recibe este código de bytes, identifica la plataforma en la que está trabajando y convierte el código de bytes en el código de máquina nativo.

Mientras trabaja en su PC o navega por la web, cada vez que vea cualquiera de estos íconos, asegúrese de que la máquina virtual Java esté cargada en su RAM. Pero lo que hace que Java sea lucrativo es que el código, una vez compilado, puede ejecutarse no sólo en todas las plataformas de PC sino también en móviles u otros dispositivos electrónicos compatibles con Java.

Por eso,

“Java es un lenguaje de programación además de una plataforma”

¿Cómo es independiente la plataforma Java?

Al igual que el compilador de C, el compilador de Java no produce código ejecutable nativo para una máquina en particular. En cambio, Java produce un formato único llamado código de bytes. Se ejecuta según las reglas establecidas en la especificación de la máquina virtual. Por tanto, Java es un lenguaje independiente de la plataforma.

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El código de bytes es comprensible para cualquier JVM instalada en cualquier sistema operativo. En resumen, el código fuente de Java se puede ejecutar en todos los sistemas operativos.

Resumen:

• Java es un lenguaje de programación multiplataforma, orientado a objetos y centrado en redes. Java es un lenguaje de programación orientado a objetos, basado en clases y de propósito general.
• Java Platform es una colección de programas que ayudan a los programadores a desarrollar y ejecutar aplicaciones Java de manera eficiente.
• Significado de Java: Java es un lenguaje de programación multiplataforma y centrado en la red.
• Se utiliza principalmente para desarrollar aplicaciones de Android y software empresarial.
• En 2009, Oracle Corporation adquirió Sun Microsystems y tomó posesión de tres activos clave de software de Sun: Java, Solaris y MySQL.
• La última versión de Java lanzada el 15 de septiembre de 2020
• La mejor característica de Java es que es uno de los lenguajes de programación más fáciles de aprender.
• Cuatro tipos de plataformas de lenguaje de programación Java son: 1) Plataforma Java, edición estándar (Java SE) 2) Plataforma Java, edición empresarial (Java EE) 3) Plataforma Java, edición micro (Java ME) 4) JavaFX
• Una computadora es un dispositivo electrónico capaz de realizar cálculos.
• La computadora sólo entiende señales electrónicas o señales binarias.
• Assembler es una tecnología avanzada que convierte el núcleo fuente al código de máquina correspondiente (110001…) y lo alimenta a su procesador.

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