http://www.ebook.edu.vn 1
Chương 2
Giới thiệu ngôn ngữ lập trình Java
1. Giới thiệu công nghệ Java
1.1 Lịch sử phát triển
Lịch sử phát triển của Java bắt đầu năm 1991 khi SUN tiến hành các dự án lập trình cho
vi xử lý dùng trong các thiết bị điện tử khác nhau. C++ không đáp ứng được các yêu
cầu này vì C++ cho đem mã nguồn từ máy này sang máy khác nhưng sau khi biên dịch
lại hoàn toàn phụ thuộc vào từng bộ vi xử lý cụ thể. Trong khi đó bộ vi xử lý dùng trong
các thiết bị điện tử rất đa dạng và có vòng đời khá ngắn ngủi. Nếu ta thay đổi bộ xử lý
dẫn đến cần phải thay đổi trình biên dịch C++, điều này gây lên tốn kém. SUN đã thiết
kế một ngôn ngữ lập trình mới có tính khả chuyển cao hơn đó chính là Java. Java là tên
địa phương nơi xuất xứ của một loại cà phê ngon nổi tiếng.
Java được chính thức công bố năm 1995 và ngay lập tức đã tạo lên một trào lưu
mới trên toàn thế giới và từ đó đến nay vẫn tạo được sức cuốn hút mạnh mẽ. Bởi vì
Java không chỉ đơn thuần là một ngôn ngữ lập trình mà nó là giải pháp cho nhiều vấn
đề.
1.2. Cấu trúc của máy ảo Java (Java Virtual Machine)
Chương trình ứng dụng hoạt động bằng cách sử dụng các đối tượng của Java (Java
Object). Máy ảo Java tạo thành một cầu nối giữa trình ứng dụng viết bằng Java và hệ
điều hành.
Máy ảo Java bao gồm các thành phần sau :
• Trình nạp lớp (Class Loader): đọc bytecode từ đĩa hoặc từ kết nối mạng.
• Trình kiểm tra lớp (Class Verifier): Kiểm tra các lớp sẽ không sinh ra các lỗi ảnh
hưởng tới hệ thống khi thực thi.
• Trình thực thi (Execution Unit): sẽ thực hiện các lệnh được quy định trong từng
bytecode.
Trong bộ công cụ Java, tệp tin java.exe chính là máy ảo Java.
1.3 Các đặc trưng của Java
• Java là một môi trường độc lập (Independent Platform)
Do cấu trúc của Java nên ta có thể soạn thảo chương trình trên bất kỳ hệ thống nào.
Sau khi đã được biên dịch thành tệp tin lớp (*.class) ứng dụng có thể thực thi ở bất kỳ
hệ thống nào. Đó là đặc tính mà các ngôn ngữ khác không có.
Chương trình Java: tập hợp các đối tượng
Máy ảo Java
Hệ điều hành
http://www.ebook.edu.vn 2
• Java là một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng thuần túy (Pure Object
Oriented Programming)
Java là một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng thuần túy, mọi thứ trong Java đều là
đối tượng.
• Java là một ngôn ngữ có tính khả chuyển (Portibility)
Java có tính khả chuyển đối với cả mã nguồn và bản thân mã biên dịch (bytecode)
• Java là môi trường xử lý phân tán (Distributed Enviroments)
Bytecode không phụ thuộc vào hệ thống vì vậy bytecode có thể nằm phân tán trên
mạng. Việc liên kết với thư viện chỉ được thực hiện vào lúc chạy chương trình do vậy
mã byte thường gọn nhẹ. Chương trình Java được nạp dần một cách linh hoạt nên
không gây quá tải cho mạng. Ngoài ra, Java còn cho phép xử lý đa tuyến đoạn. Cơ chế
truyền thông điệp thuận tiện cho việc tổ chức mạng.
• Java là môi trường an toàn
Khi phát triển các ứng dụng phân tán thì một trong nhừng vấn đề được quan tâm hàng
đầu là an toàn hệ thống. Java được thiết kế để đảm bảo an toàn cho người dùng Java
trên mạng. Java có bốn tầng bảo an:
Tầng 1: Mức ngôn ngữ và trình biên dịch. Java không có kiểu con trỏ. Trình biên dịch
kiểm tra kiểu rất chặt chẽ. Mọi chuyển đổi kiểu đều phải được thực hiện một cách tường
minh. Trình biên dịch Java từ chối sinh ra mã byte nếu mã nguồn không tuân thủ
nghiêm ngặt các quy tắc an toàn.
Tầng 2: Trình nạp lớp (Class Loader) Có khả năng phân biệt những lớp đến từ mạng và
những lớp nạp từ hệ thống. Nhờ khả năng phân biệt như vậy lớp được nạp qua mạng
được khống chế chặt chẽ, không được phép thực hiện các thao tác mức thấp.
Tầng 3: Trình kiểm tra mã byte. Trình này sẽ kiểm tra mã byte vào lúc chạy chương
trình bảo đảm chương trình Java đã được biên dịch một cách đúng đắn. Khi thực hiện
sẽ không gây lỗi ảnh hưởng tới hệ thống cũng như không đụng chạm tới dữ liệu riêng
tư trên máy khách.
Tầng 4: Trình bảo an. Kiểm tra mã byte vào lúc chạy nhằm bảo đảm mã đang xét không
vi phạm qui tắc an toàn đã được thiết lập. Các thao tác của ứng dụng được xem là có
khả năng gây nguy hiểm như đọc, xóa tệp đều phải được Trình bảo an cho phép.
• Java cung cấp cho người lập trình một thư viện khủng lồ
Java cung cấp cho người lập trình một thư viện khổng lồ các hàm chuẩn, gọi là core
API. Các hàm chuẩn này được đặt trong các gói.
• Java có cơ chế quản lý bộ nhớ tự động
Quản lý bộ nhớ là một trong những vấn đề phức tạp đối với C và C++. Khi thực hiện
chương trình người lập trình chịu trách nhiệm khởi tạo các vùng nhớ, sau khi dùng phải
giải phóng các vùng nhớ này. Chỉ cần một lỗi nhỏ có thể làm cạn kiệt tài nguyên dẫn
đến treo hệ thống.
Java đã loại bỏ gánh nặng này cho người lập trình. Các vùng nhớ được tự động giải
phóng nếu như nó không tham chiếu đến bất kỳ đối tượng nào đang hoạt động
• Chi phí phát triển ứng dụng bằng Java thấp
http://www.ebook.edu.vn 3
Khi phát triển ứng dụng dựa trên công nghệ Java thì sẽ có rất nhiều công cụ phát triển
và dịch vụ được cung cấp miễn phí.
1.4. Các ấn bản Java
• J2SE ( Java 2 Platform, Second Edition)
Đây là ấn bản chuẩn, bao gồm một môi trường thời gian chạy và một tập hợp các API
để xây dựng một loạt các ứng dụng khác nhau từ applet, cho tới các ứng dụng độc lập
chạy trên các nền khác nhau, ứng dụng cho client cho các ứng dụng doanh nghiệp khác
nhau.
• J2EE (Java 2 Platform, Enterprise Edition (J2EE)
J2EE là nền tảng để xây dựng các ứng dụng phía server.
• J2ME (Java 2 Platform, Micro Edition )
Ấn bản này cho phép xây dựng các ứng dụng Java cho các “vi thiết bị” (các thiết bị có
màn hình hiển thị và hỗ trợ bộ nhớ tối thiểu, như điện thoại di động và các thiết bị trợ
giúp cá nhân).
1.5. Công cụ phát triển
SUN cung cấp một số tiện ích cho phép biên dịch bắt lỗi và tạo tài liệu cho một ứng
dụng Java. JDK bao gồm:
• javac: Bộ biên dịch để chuyển mã nguồn thành bytecode.
• java: Bộ thông dịch để thực thi các ứng dụng Java trực tiếp từ tập tin lớp.
• apppletviewer: Thực thi Java Applet từ tài liệu html.
1.6. Các kiểu ứng dụng trong Java
Có hai kiểu ứng dụng
• Ứng dụng độc lập (Standalone Applicaiton) Cho phép lập trình như các ngôn
ngữ lập trình khác như Pascal, C.
• Ứng dụng ký sinh (Applet) Cho phép tạo ra chương trình liên kết với các văn bản
Web và được khởi động bởi trình duyệt hỗ trợ Java.
Để thấy được sự khác biệt giữa hai kiểu ứng dụng nói trên chúng ta có thể xem những
sự khác biệt về đặc trưng của hai kiểu ứng dụng ở bảng dưới đây:
Ứng dụng độc lập Java Applet
Khai báo Là lớp con của bất kỳ lớp nào
trong các gói thư viện các lớp
Phải là lớp con của Applet
Giao diện đồ họa Tùy chọn Do trình duyệt Web quyết
định
Yêu cầu bộ nhớ Bộ nhớ tối thiểu Bộ nhớ dành cho cả trình
duyệt và applet đó
Cách nạp chương trình Nạp bằng dòng lệnh Thông qua trang Web
Dữ liệu vào Thông qua các tham số trên Các tham số đặt trong tệp
http://www.ebook.edu.vn 4
dòng lệnh HTML gồm địa chỉ, kích th-
ớc của trình duyệt
Cách thức thực hiện Mọi hoạt động được bắt đầu và
kết thúc ở main() nh- trong
C/C++
Gọi các hàm: init(), start(),
stop(), destroy(), paint()
Kiểu ứng dụng Ứng dụng trên các máy chủ
Server. Công cụ phát triển phần
mềm, - ứng dụng trên các máy
khách
Các ứng dụng trên Web
Bảng 2.1
1.7. Cài đặt chương trình dịch Java và các công cụ
Để cài đặt Java J2SDK ta cần tải về bộ J2SDK tại trang http://www.sun.com ,
trang này cập nhật những phiên bản mới nhất của Java. Sau đó ta tải về bộ công cụ
soạn thảo Edit Plus tại địa chỉ http://www.editplus.com .
Các bước cài đặt Java
Bước 1: Cài đặt J2SDK. Sau khi cài đặt xong, Java được cài đặt tại thư mục:
C:\Program Files\Java. Trong thư mục này có hai thư mục con là: jdk1.5.0_01 và
jre1.5.0_01.
• Công cụ phát triển nằm trong thư mục:
• C:\Program Files\Java\jdk1.5.0_01\bin: Bao gồm các công cụ cho phép ta phát
triển, thực thi, gỡ rối và soạn thảo các chương trình được viết bằng ngôn ngữ
lập trình Java.
• Môi trường thời gian chạy (Runtime Environment)
• Nằm trong thư mục con JRE. Nó bao gồm một máy ảo Java, các thư viện lớp, và
các tệp tin hỗ trợ việc xử lý các chương trình được viết bằng ngôn ngữ lập trình
Java.
• Các thư viện
• Nằm trong thư mục con lib. Các thư viện lớp và các tệp tin bổ trợ cần cho các
công cụ phát triển...
• Các ứng dụng và applet demo
• Nằm trong thư mục demo. Thư mục này bao gồm các ví dụ, mã nguồn lập trình
cho Java/
Bước 2: Thiết lập các biến môi trường
Biến môi trường path
Trên desktop ta kích chuột phải vào biểu tượng My Computer, sau đó chọn thẻ
Advanced, nháy chuột vào nút lệnh Enviroment Variable, xuất hiện cửa sổ cho phép ta
thiết lập biến môi trường như sau:
http://www.ebook.edu.vn 5
Hình 2.1
Nháy vào nút lệnh New để nhập vào thông tin về biến môi trường
Hình 2.2
Sau đó nháy chuột vào nút lệnh OK để hoàn thành
Thiết lập biến môi trường classpath cũng tiến hành tương tự