Giáo trình Lý thuyết ngôn ngữ lập trình (Nghề Lập trình máy tính): Phần 1 - Tổng cục dạy nghề

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:65

Thêm vào BST

Báo xấu

27
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Lý thuyết ngôn ngữ lập trình (Nghề Lập trình máy tính): Phần 1 do Tổng cục dạy nghề biên soạn nhằm cung cấp cho bạn những kiến thức về sơ đồ mối liên hệ giữa các mô đun và môn học trong chương trình, giới thiệu tổng quan về ngôn ngữ lập trình, các loại dữ liệu cấu trúc. Mời các bạn tham khỏa!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Lý thuyết ngôn ngữ lập trình (Nghề Lập trình máy tính): Phần 1 - Tổng cục dạy nghề

BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ Dự án giáo dục kỹ thuật và dạy nghề (VTEP)  GIÁO TRÌNH Mô đun: LÝ THUYẾT NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH Mã số: ITPRG06 NGHỀ: LẬP TRÌNH MÁY TÍNH Trình độ : Cao đẳng nghề NĂM 2012
Tuyên bố bản quyền : Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình Cho nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo . Mọi mục đích khác có ý đồ lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. Tổng Cục Dạy nghề sẽ làm mọi cách để bảo vệ bản quyền của mình. Tổng Cục Dạy Nghề cám ơn và hoan nghênh các thông tin giúp cho việc tu sửa và hoàn thiện tốt hơn tàI liệu này. Địa chỉ liên hệ: Dự án giáo dục kỹ thuật và nghề nghiệp Tiểu Ban Phát triển Chương trình Học liệu ……………………………………………… ................................................................ 2
LỜI TỰA Đây là tài liệu được xây dựng theo chương trình của dự án giáo dục kỹ thuật và dạy nghề, để có đươc giáo trình này dự án đã tiến hành theo hai giai đoạn. Giai đoạn 1 : Xây dựng chương trình theo phương pháp DACUM, kết quả của gian đoạn này là bộ khung chương trình gồm 230 trang cấp độ 2 và 170 trang cấp độ 3. Giai đoạn 2 : 29 giáo trình và 29 tài liệu hướng dẫn giáo viên cho nghề lập trình máy tính 2 cấp độ. Để có được khung chương trình chúng tôi đã mời các giáo viên, các chuyên gia đang làm việc trong lĩnh vực công nghệ thông tin cùng xây dựng chương trình. Trong giai đoạn viết giáo trình chúng tôi cũng đã có những sự điều chỉnh để giáo trình có tính thiết thực và phù hợp hơn với sự phát triển của lĩnh vực công nghệ thông tin. Trong quá trình biên soạn, mặc dù đã cố gắng tham khảo nhiều tài liệu và giáo trình khác nhưng tác giả không khỏi tránh được những thiếu sót và hạn chế. Tác giả chân thành mong đợi những nhận xét, đánh giá và góp ý để cuốn giáo trình ngày một hoàn thiện hơn. Tài liệu này được thiết kế theo từng mô đun/ môn học thuộc hệ thống mô đun/môn học của một chương trình, để đào tạo hoàn chỉnh nghề Lập trình máy tính ở cấp trình độ lành nghề và được dùng làm Giáo trình cho học viên trong các khoá đào tạo, cũng có thể được sử dụng cho đào tạo ngắn hạn hoặc cho các công nhân kỹ thuật, các nhà quản lý và người sử dụng nhân lực tham khảo. Đây là tài liệu thử nghiệm sẽ được hoàn chỉnh để trở thành giáo trình chính thức trong hệ thống dạy nghề. 3
MỤC LỤC ĐỀ MỤC TRANG 01. LỜI TỰA 3 02. MỤC LỤC 4 03. GIỚI THIỆU VỀ MÔN HỌC 5 04. SƠ ĐỒ MỐI LIÊN HỆ GIỮA CÁC MÔ ĐUN VÀ MÔN HỌC TRONG CHƯƠNG TRÌNH 7 05: YÊU CẦU ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔN HỌC 8 06: BÀI 01: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH 9 07: BÀI 02: CÁC LOẠI DỮ LIỆU CUẤ TRÚC 24 08: BÀI 03: HÀM THỦ TỤC 61 09: BÀI 04: ĐẶC TRƯNG CÚ PHÁP VÀ NGỮ NGHĨA TRƯƠNG TRÌNH 74 10: BÀI 05: ĐẶC TRƯNG LẬP TRÌNH CÂU LỆNH(LẬP TRÌNH THỦ TỤC) 85 11: BÀI 06: LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG 95 12: BÀI 07: LẬP TRÌNH LOGIC VÀ LẬP TRÌNH HÀM 103 13: BÀI 08: LẬP TRÌNH SONG SONG 118 14: BÀI 09: CÁC PHƯƠNG PHÁP NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH KHÁC 120 15: BÀI 10: PHÂN TÍCH CÚ PHÁP VÀ TRƯƠNG TRÌNH DỊCH 125 16.THUẬT NGỮ CHUYÊN NGÀNH 137 17.TÀI LIỆU THAM KHẢO 140 4
GIỚI THIỆU VỀ MÔN HỌC Vị trí, ý nghĩa, vai trò môn học Trong lĩnh vực công nghệ thông tin, không thể không nói đến các ngụn ngữ lập trỡnh. Bởi vỡ, chỳng là cụng cụ cần thiết giỳp cho chỳng ta làm việc và giao tiếp với mỏy tớnh điện tử. Vỡ vậy, việc nắm được các khái niệm cơ bản của các ngôn ngữ lập trỡnh là rất cần thiết đối với những ai làm việc trong lĩnh vực cụng nghệ thụng tin hoặc cỏc lĩnh vực cú ứng dụng cụng nghệ thụng tin. Mục tiêu của môn học Sau khi học xong môn học này học viên có khả năng: Nắm được các khái niệm cơ bản của ngôn ngữ lập trỡnh chung, hiểu được các thành phần của một ngôn ngữ lập trỡnh, biết phõn biệt cỏc đặc trưng khác nhau của các ngôn ngữ lập trỡnh, nắm rừ cấu trỳc, quy trỡnh thực hiện của một ngụn ngữ lập trỡnh, nắm được xu hướng phát triển của các ngôn ngữ lập trỡnh hiện đại và biết cách lựa chọn ngôn ngữ thích hợp để viết chương trỡnh ứng dụng cụ thể. Mục tiêu thực hiện của môn học Học xong môn học này học viên có khả năng: Phân tích một bài toán thành các thành phần cấu trúc chương trình  Phân tích chương trình nguồn thành các ứng dụng của kỹ thuật lập trình để giải quyết các bài toán ứng dụng  Đánh giá chất lượng của một chương trình.  Lựa chọn ngôn ngữ thích hợp cho lập trình ứng dụng  Mô tả cấu trúc dữ liệu cho bài toán  Xây dựng các thủ tục, hàm thực hiện các chức năng trên các ngôn ngữ lập trình  Hiểu rõ các nguyên nhân sai sót khi biên tập chương trình, dịch và thực hiện chương trình. Nội dung chính của môn học  Lịch sử của ngôn ngữ lập trình  Giới thiệu tổng quan về Ngôn ngữ lập trình  Các loại dữ liệu cấu trúc  Hàm và thủ tục  Đặc trưng cú pháp chương trình  Đặc trưng ngữ nghĩa chương trình  Đặc trưng lập trình câu lệnh  Đặc trưng lập trình hướng đối tượng  Ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng  Đặc trưng lập trình logic  Đặc trưng lập trình Hàm 5
 Đặc trưng lập trình song song Logic có ký hiệu hàm  Các phương pháp lập trình khác  Vấn đề dịch ngôn ngữ  Dịch ngôn ngữ cấp cao  Lập trình di động (Mobile Code) 6
SƠ ĐỒ MỐI LIÊN HỆ GIỮA CÁC MÔ ĐUN VÀ MÔN HỌC TRONG CHƯƠNG TRÌNH Học kỳ I Học kỳ II Học kỳ III Học kỳ IV Hệ thống Giao diện Lập trình Lập trình máy tính người máy nâng cao Web Lập trình Phân tích thiết Lập trình hướng kế hệ thống căn bản đối tượng Mạng căn bản Thiết kế hướng đối tượng Kỹ năng tin học Cấu trúc dữ liệu và thuật giải văn phòng Kỹ năng Ứng dụng CNTT trong doanh nghiệp Giao tiếp Cơ sở dữ liệu Kỹ năng Công nghệ Internet & WWW phần mềm Cơ sở toán học Thiết kế Web Công nghệ Đa Quản lý dự án phương tiện phần mềm Lập trình Visual Basic Hệ cơ sở dữ Hướng dẫn đồ liệu án tốt nghiệp Môi trường PT Phần mềm Anh văn Phần cứng An toàn Thi cho tin học máy tính lao động tốt nghiệp Trang 7
YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔN HỌC Kỹ năng thực hành: - Sử dụng thành thạo phần mềm hỗ trợ thiết kế, hiểu được các ngôn ngữ lập trình - Lập tài liệu phân tích thiết kế - Hiểu được các kiểu dữ liệu và các loại ngôn ngữ lập trình Thái độ học viên: - Cẩn thận lắng nghe ý kiến và thảo luận trong nhóm thiết kế - Học viên cần tuân thủ các bài tập thực hành theo thứ tự các chương, từ dễ đến khó. Đánh giá thông qua kiểm tra trắc nghiệm: - Dùng phần mềm thi trắc nghiệm. - Kiểm tra trắc nghiệm có thể trên giấy hoặc trên máy tính. - Xây dựng ngân hàng câu hỏi, học viên sẽ nhận được một bộ để phát sinh ngẫu nhiên và chất lượng các đề như nhau (trung bình, khá, giỏi, xuất sắc). - Thời gian làm bài tuỳ theo số lượng các câu trong đề. - Thang điểm 10 chia đều cho các câu. - Kết quả đánh giá dựa vào bài làm theo điểm đạt được. Thực hành: Đánh giá thông qua khả năng giải hoàn thành chương trình (đề kiểm tra) đề ra. Thang điểm: (đánh giá câu hỏi trắc nghiệm) 0-49 : Không đạt 50-69 : Đạt trung bình 70-85 : Đạt khá 86-100 : Đạt Giỏi 8
Bài 1 TÊN BÀI:GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH Mã bài : ITPRG3-06.1 Giới thiệu Trong lĩnh vực công nghệ thông tin, không thể không nói đến các ngôn ngữ lập trình. Bởi vì, chúng là công cụ cần thiết giúp cho chúng ta làm việc và giao tiếp với máy tính điện tử. Vì vậy, việc nắm được các khái niệm cơ bản của các ngôn ngữ lập trình là rất cần thiết đối với những ai làm việc trong lĩnh vực công nghệ thông tin hoặc các lĩnh vực có ứng dụng công nghệ thông tin. Mục tiêu thực hiện - Nắm được các khái niệm cơ bản về ngôn ngữ lập trình - Hiểu được lịch sử phát triển của ngôn ngữ lập trình - Đánh giá sơ bộ về một ngôn ngữ lập trình - Xác định lĩnh vực ứng dụng của ngôn ngữ lập trình Nội dung chính Giới thiệu lịch sử phát triến của ngôn ngữ lập trình và các khái niệm của chúng. Chỉ ra các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của ngôn ngữ lập trình và các lĩnh vực ứng dụng của ngôn ngữ lập trình. I. Lịch sử phát triển của ngôn ngữ lập trình Những ngôn ngữ lập trình (programming language) đầu tiên trên máy tính điện tử là ngôn ngữ máy (machine language), tổ hợp của các con số hệ nhị phân, hay các bit (binary digit) 0 và 1. Ngôn ngữ máy phụ thuộc vào hoàn toàn kiến trúc phần cứng của máy tính và các quy ước khắt khe của nhà chế tạo. Để giải các bài toán, những người lậ trình phải sử dụng một tập hợp các lệnh điều khiển rất sơ cấp mà mỗi lệnh là tổ hợp các bit nhị phân nên gặp rất nhiều khó khăn, mệt nhọc, rất dễ gặp phải sai sót, nhưng rất khó sửa lỗi. Từ những năm 1950, để giảm nhẹ việc lập trình, người ta đưa vào kỹ thuật chương trình con (sub-program hay sub-routine) và xây dựng các thư viện chương trình (library) đẻ khi cần thì gọi đến hoặc dùng lại các đoạn chương trình đã viết. Như thế, chúng ta nhận thấy ở vào giai đoạn sơ khai ban đầu của máy tính điện tử, việc sử dụng máy tính là rất khó khăn, vì ngôn ngữ lập trình là phương tiện giao tiếp lại quá phức tạp đối với người sử dụng. Người sử dụng máy tính vào giai đoạn này chỉ là các chuyên gia về tin học. Như thế, ứng dụng của máy tính điện tử vẫn còn rất hạn chế. II. Sự ra đời và thúc đẩy của ngôn ngữ lập trình Cũng từ những năm 1950, ngôn ngữ hợp dịch, hay hợp ngữ (assembly) ra đời. Trong hợp ngữ, các mã lệnh và địa chỉ các toán hạng được thay thế bằng các từ gợi nhớ, như ADD, SUB, JUMP, … tương ứng với các phép toán số học +, -, lệnh chuyển điều khiển, … 9
Do máy tính chỉ hiểu ngôn ngữ máy, các chương trình viết bằng hợp ngữ không thể chạy ngay được mà phải qua giai đoạn hợp dịch (assembler) thành ngôn ngữ máy. Tuy nhiên, hợp ngữ vẫn còn phụ thuộc nhiều vào phần cứng và xa lạ với ngôn ngữ tự nhiên, người lập trình vẫn gặp nhiều khó khăn khi giải các bài toán trên máy tính, đặc biệt là các bài toán tương đối lớn. Năm 1957, hãng IBM đưa ra ngôn ngữ FORTRAN (FORmula TRANslator). Đây là ngôn ngữ lập trình đầu tiên gần gũi với ngôn ngữ tự nhiên với cách diễn đạt toán học. FORTRAN cho phép giải quyết nhiều loại bài toán khoa học, kỹ thuật và sau đó được nhanh chóng ứng dụng rất rộng rãi cho đến ngày nay với kho tàng thư viện thuật toán rất đồ sộ và tiện dụng. Tiếp theo là sự ra đời của các ngôn ngữ ALGOL 60 (ALGOrithmic Language) vào năm 1960, COBOL (Common Business Oriented Language) vào năm 1964, Simula vào năm 1964, … Theo sự phát triển của máy tính điện tử, các ngôn ngữ lập trình không ngừng được cải tiến và hoàn thiện đẻ ngày càng đáp ứng nhu cầu của người sử dụng và làm giảm nhẹ công việc lập trình. Sự phát triển của ngôn ngữ lập trình đã làm xích gần lại “khoảng cách” giữa người sử dụng và máy tính, nghĩa là máy tính không còn chỉ được sử dụng bởi các chuyên gia tin học mà có thể được sử dụng bởi rất nhiều người trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Rất nhiều ngôn ngữ lập trình đã được ra đời trên nền tảng lý thuyết tính toán và hình thành nên hai loại ngôn ngữ lập trình: ngôn ngữ bậc thấp và ngôn ngữ bậc cao. Các ngôn ngữ bậc thấp (low-level language) gồm hợp ngữ và ngôn ngữ máy, thường được dùng để viết các chương trình điều khiển và kiểm tra thiết bị, … Các ngôn ngữ bậc cao (high-level language) là phương tiện giúp người làm tin học giải quyết các vấn đề thực tế đồng thời cũng là nơi mà những thành tựu mới nhất của khoa học máy tính được đưa vào. Lĩnh vực nghiên cứu các ngôn ngữ lập trình vừa có tính truyền thống vừa có tính hiện đại. Ngày nay, với các tiến bộ của khoa học công nghệ, người ta đã có thể sử dụng các công cụ hình thức cho phép giảm nhẹ công việc xây dựng các hệ thống chương trình từ phân tích, thiết kế cho đến sử dụng ngôn ngữ lập trình. Chúng ta có thể có cài nhìn toàn cảnh hơn về lích sử của các ngôn ngữ lập trình qua hình vẽ dưới đây: 10
Hình 1.Ngôn ngữ lập trình qua hình vẽ III. Phân loại các ngôn ngữ lập trình Cho đến nay có hàng trăm ngôn ngữ lập trình được đề xuất nhưng trên thực tế chỉ có một số ít ngôn ngữ được sử dụng rộng rãi. Ngoài cách phân loại theo bậc như đã nói ở trên, người ta còn phân loại ngôn ngữ lập trình theo phương thức (paradgm), theo mức độ quan trọng, theo thế hệ, ... Cách phân loại theo mức hay bậc là dựa trên mức độ trừu tượng so với các yếu tố phần cứng, chẳng hạn như lệnh (instruction) và cấp phát bộ nhớ (memory allocation) dưới đây: Mức Lệnh Sử dụng bộ nhớ Ví dụ Thấp Lệnh máy đơn giản Truy cập và cấp phát trực tiếp Hợp ngữ Cao Biểu thức và điều Truy cập và cấp phát nhờ các C, Pascal, Ada kiện tương minh phép gán Rất cao Máy trừu tượng Truy cập ẩn và tự động cấp Prolog, Miranda phát 11
Những năm gần đây, ngôn ngữ lập trình phát triển theo phương thức lập trình (còn được gọi là phong cách hay kiểu lập trình). Một phương thức lập trình có thể được hiểu là một tập hợp các tính năng trừu tượng đặc trưng cho một lớp ngôn ngữ mà có nhiều người lập trình thường xuyên sử dụng chúng. Sau đây là sơ đồ minh họa sự phân cấp các phương thức lập trình: Phương thức lập trình Mệnh lệnh Khai báo Thủ tục Hướng Xử lý Logic Hàm Cơ sở dữ đối tượng song liệu song Sau đây là một sốngôn ngữ lập trình quen thuộc liệt kê theo phương thức:  Các ngôn ngữ thủ tục (procedural language) có Fortran (1957), Cobol (1959), Basic (1965), Pascal (1971), C (1969), Ada (1975), …  Các ngôn ngữ hướng đối tượng (object-oriented language) có Smalltalk (1971), C++ (1985), Eiffel (1990), Java (1995), C# (2000), …  Các ngôn ngữ hàm (functional language) có Lisp (1958), ML (1973), Scheme (1975), Caml (1987), Miranda (1982), …  Các ngôn ngữ dựa logic (logic-based language) chủ yếu là ngôn ngữ Prolog (1972).  Các ngôn ngữ thao tác cơ sở dữ liệu SQL (1980),…  Các ngôn ngữ xử lý song song như Ada, Occam (1982), C-Linda, … Ngoài ra còn có một số phương thức lập trình đang được phát triển ứng dụng như:  Lập trình phân bổ (distributed programming).  Lập trình ràng buộc (constraint programming).  Lập trình hướng truy cập (access-oriented programming).  Lập trình theo luồng dữ liệu (dataflow programming). Việc phân loại các ngôn ngữ lập trình theo mức độ quan trọng là dựa trên cái gì (what) sẽ thao tác được, hay tính được, so với cách thao tác như thế nào (how). Một ngôn ngữ thể hiện cái gì sẽ thao tác được mà không chỉ ra cách thao tác như thế nào được gọi là ngôn ngữ định nghĩa (definitional) hay ngôn ngữ khai báo (declarative). Một ngôn ngữ thể hiện cách thao tác như thế nào mà không chỉ ra cái gì sẽ thao tác được gọi là ngôn ngữ thao tác (operational) hay không khai báo (non-declarative), đó là các ngôn ngữ mệnh lệnh. Ngoài ra, các ngôn ngữ lập trình cũng được phân chia theo thế hệ như sau:  Thế hệ 1: ngôn ngữ máy  Thế hệ 2: hợp ngữ  Thế hệ 3: ngôn ngữ thủ tục 12
 Thế hệ 4: ngôn ngữ áp dụng hay hàm  Thế hệ 5: ngôn ngữ suy diễn hay dựa logic  Thế hệ 6: mạng nơ-ron (neural networks) IV. Vai trò và ảnh hưởng của phần cứng đối với ngôn ngữ lập trình Ngôn ngữ lập trình liên quan chặt chẽ đến kiến trúc máy tính (phần cứng) mà nó chạy trên đó. Chương trình viết bằng một ngôn ngữ, dù là ngôn ngữ đó thế nào đi nữa thì cũng phải chuyển sang mã máy để thực thi. Ngôn ngữ máy gắn chặt vào kiến trúc máy tính, vì vậy hiểu quả thực thi của ngôn ngữ cũng phụ thuộc rất nhiều vào kiến trúc máy tính. Một kiến trúc máy tính xử lý tuần tự không thể thực hiện song song thật sự nhiều phát biểu trong chương trình, dù cho dạng đặc tả trong ngôn ngữ là xử lý song song. Một kiến trúc máy tính chỉ cho phép đọc/ghi mỗi lần một từ nhớ không thể bảo đảm việc xử lý đồng thời cả một đối tượng dữ liệu, dù rằng dạng đặc tả của hầu như tấct cả các ngôn ngữ lập trình hiện nay là thao tác trên cả một đối tượng dữ liệu. Kiến trúc may tính cũng ràng buộc quá trình thiết kế ngôn ngữ chạy trên máy tính đó. Ngôn ngữ lập trình càng xa ngôn ngữ máy bao nhiêu thì càng khó thực hiện bấy nhiêu. Trong trường hợp đó chương trình dich sẽ phức tạp và đòi hỏi mô phỏng nhiều. Quá trình dịch cũng sẽ sinh ra những đaọn mã máy thừa, và do đó khó đạt được hiệu quả cao trong việc sử dụng phần cứng máy tính. Kiến trúc của hầu hết máy tính hiện nay là kiến trúc Von Neumann. Kiến trúc Von Neumann có hai đặc điểm đáng chú ý sau:  Các lệnh được xử lý tuần tựtheo thứ tự sắp xếp trong bộ nhớ. Đặc điểm này thể hiện rõ ở các ngôn ngữ lập trình thủ tục, trong đó các phát biểu được thực hiện theo thứ tự sắp xếp trong chương trình. Các quá trình mang bản chất xử lý song song không thể được thực hiện một cách hiệu quả trên kiến trúc Von Neumann.  Chỉ cho phép đọc/ghi mỗi lần một từ nhớ. Kết quả là đối tượng dữ liệu phải bị phân nhỏ ra trước khi đọc/ghi đối tượng dữ liệu đó. Quá trình xử lý dữ liệu do vậy bị chậm đi gây nên sự tắc nghẽn trong ”giao thông” các đối tượng dữ liệu. Giả sử s là một biến chuỗi, phép gán s:= ‘abc’ không làm thay đổi tức thời đối tượng mà thông qua việc cắt từng kí tự của chuỗi ở vế phải vào s. Các đối tượng dữ liệu kiểu bản ghi, như trong ngôn ngữ Pascal, không được xuất hiện như sự xuất hiện của nó với tư cách là một thực thể hoàn chỉnh trong chương trình. Chẳng hạn, phép gán x := y, với x và y là hai biến cùng một kiểu bản ghi, được thực hiện bằng cách đọc từng thành phần của y và chi vào thành phần tương ứng của x. Bản thân mỗi thành phần x và y lại tiếp tục bị phân rã trong quá trình đọc/ghi. Ngay cả việc đọc/ghi đối tượng dữ liệu đơn giản như số nguyên dài hai từ nhớ (longint) cũng phải được thực hiện hai lần. Các phương thức lập trình mới như lập trình hàm, lập trình hướng đối tượng, lập trình logic đang từ bỏ dần dần kiến trúc Von Neumann. Lisp là ngôn ngữ điển hình của họ lập trình hàm, tuy nhiên các đặc tính hàm ban đàu của Lisp cũng đã bị sửa đổi để có thể cài đặt hiệu quả trên kiến trúc máy tính cổ điển. Prolog đại diện cho họ ngôn ngữ lập trình logic, là một công cụ đặc tả vấn đề tốt, nhưng hiệu quả của nó chưa được như mong muốn do cách 13
giải quyêt vấn đề trên đặc tả của ngôn ngữ bị hạn chế bởi cơ chế điều khiển của kiến trúc máy tính hiện thời. Tóm lại, vì sự ảnh hưởng đáng kể của phần cứng như vừa trình bày đối với ngôn ngữ lập trình, bước nhảy vọt thật sự trong ngôn ngữ lập trình, với một ngôn ngữ mới thay đổi tận gốc, chỉ có khi có một kiến trúc máy tính mới bảo đảm cho sự cài đặt hiệu quả của ngônngữ mới trên đó. V. Các thuộc tính của ngôn ngữ lập trình tốt Một ngôn ngữ lập trình tốt cần phải thỏa mãn một số yêu cầu cơ bản sau đây: dễ viết, dễ đọc và tin cậy. A. Tính dễ viết (writability) Với tư cách là công cụ để viết chương trình, ngôn ngữ lập trình phải dễ sử dụng, tức là dễ viết. Ngôn ngữ phải có tính diễn đạt cao. Trường hợp lý tưởng là có ánh xạ từ những suy nghĩ của người lập trình về vấn đề cần giải quyết và chiến lược giải quyết vấn đề vào ngôn ngữ. Nó liên quan đến khả năng trừu tượng hóa dữ liệu và điều khiển của ngôn ngữ. Chẳng hạn, các khiếm khuyết của ngôn ngữ Pascal như không có phát biểu nhập xuất cho kiểu liệt kê hay hàm không thể trả về kết quả kiểu dãy hoặc kiểu bản ghi cũng gây trở ngại cho người lập trình trong một số trường hợp. Một ví dụ khác là khai niệm đệ quy. Đệ quy không chỉ là một kỹ thuật để lập trình mà còn là công cụ để tư duy. Có những vấn đề mà người lập trình không nghĩ ra một cách giải quyết nào khác ngoài cách sử dụng đệ quy. Vì vậy, ngôn ngữ cần cho phép gọi đệ quy các chương trình con. Tuy nhiên, các ngôn ngữ bậc cao đầu tiên như Fortran, Cobol không cho phép gọi đệ quy. Muốn thực hiện lời giải đệ quy trên các ngôn ngữ này phải gỡ đệ quy, tức là chuyển lời giải đệ quy thành lời giải lặp. Ngôn ngữ phải đơn giản, để dễ học, dễ nhớ và dễ nắm vững. Ngôn ngữ không nên đưa ra quá nhiều khái niệm làm cho người sử dụng thấy rối rắm. Chẳng hạn, như ngôn ngữ C có quá nhiều toán tử. Nếu như trong Pascal các toán tử Not, And và Ỏ được dùng chung cho kiểu dữ liệu logic và kiểu dữ liệu số học thì trong C lại có sự phân biệt: các toán tử !, &&, || dùng cho kiểu logic còn các toán tử ~, & và | dùng cho kiểu dữ liệu số học. Số lượng toán tử nhiều, các kí hiệu lại gần giống nhau và không gợi nhớ đã làm tăng tính phức tạp của ngôn ngữ C. Ngôn ngữ phải linh hoạt, không nên quá gò bó vào một nguyên tắc nào đó. Chẳng hạn một trong những nguyên tắc của ngôn ngữ Pascal là: mỗi cấu trúc điều khiển chỉ có một ngõ vào và một ngõ ra. Nó ngăn cấm sự kết thúc bất thường từ bên trong vòng lặp For và các vòng lặp có điều kiện như While và Repeat, cũng như không cho nhiều điểm trở về trong chương trình con. Nguyên tắc này nhằm đảm bảo tính cấu trúc của chương trình nhưng đôi khi cũng gây trở ngại cho người lập trình. Ngôn ngữ C linh hoạt hơn với các phát biểu Break và Return. Ví dụ, trong trường hợp sau, phát biểu Return của C tránh được các phát biểu if lồng nhau: Bằng C: p () 14
{ ; if () return; ; if () return; ; return; } Bằng Pascal: Procedure p; Begin ; if not() then begin ; if not() then begin ; end; end; End; B. Tính dễ đọc (readability) Yêu cầu về tính dễ đọc của ngôn ngữ xuất phát từ yêu cầu về tính dễ đọc của chương trình. Chương trình cần phải dễ đọc vì đọc chương trình là công việc thường xuyên trong khi viết, bảo trì và phát triển chương trình. Tính dễ đọc càng có ý nghĩa khi người đọc không phải là tác giả của chương trình. Nói một cách lý tưởng, chương trình được gọi là dễ đọc khi một người bình thường không biết gì về ngôn ngữ dùng để viết chương trình, đọc mà vẫn hiểu được chương trình làm gì. Ngôn ngữ cần đảm bảo cho cấu trúc chương trình phản ánh được cấu trúc của vấn đề cần giải quyết. Chương trình cũng như các bộ phận của chương trình cần thể hiện được chúng làm những gì, trước khi người đọc cần biết những điều đó được thực hiện như thế nào. Các cấu trúc điều khiển của ngôn ngữ chỉ nên có một ngõ vào và một ngõ ra để người đọc có thể theo dõi dễ dàng từng bộ phận của chương trình từ trên xuống dưới. Cũng do vây ngôn ngữ cần có các cấu trúc điều khiển để thay thế phát biểu goto. Phát biểu goto làm chương trình trở nên khó đọc, vì người đọc không thể đọc chương trình một mạch từ trên xuống, mà luôn phải dò theo các đích của goto. Việc cho phép dấu gạch ngang dưới trong danh hiệu sẽ làm cho danh hiệu dễ đọc hơn. Các từ khóa của ngôn ngữ cũng cần phải gợi nhớ. 15
Ngoài ra, các chú thích trong chương trình là cách thức hữu hiệu để nâng cao tính dễ đọc của chương trình. Với các ngôn ngữ lập trình hiện nay, tính dễ đọc của chương trình còn tùy thuộc vào việc người đọc có quen thuộc với ngôn ngữ dùng để viét chương trình hay không, cũng như phong cách và phương pháp lập trình của người viết chương trình. C. Tính tin cậy (reliability) Tính tin cậy của ngôn ngữ lập trình được đánh giá trên khả năng mà ngôn ngữ có thể bảo đảm được cho tính tin cậy của chương trình viết bằng ngôn ngữ đó. Không có một định nghĩa rõ ràng cho tính tin cậy của chương trình. Một cách không hình thức, chương trình được xem là tin cậy nếu xác xuất chạy đúng của nó cao trong quá trình sử dụng. Nói chúng để chương trình có độ tin cậy cao, ngôn ngữ cần hạn chế sự xuất hiện của các lỗi không thể ngờ được. Lỗi đó có thể sinh ra do một cấu trúc ngữ pháp nhiều ngữ nghĩa. Ví dụ phát biểu sau đây trong Fortran: Sum (i, j) = i + j Có hai nghĩa: (1) đó là định nghĩa hàm tổng của hai đối số nguyên, (2) hoặc đó là phép gán một biểu thức vào dãy biến. Nếu người lập trình quên khai báo biến dãy Sum thì phát biểu trên sẽ được hiểu theo nghĩa thư nhất, chứ không phải là nghĩa thứ hai như mong muốn (việc quên khai báo biến trong Fortran là bình thường vì Fortran cho phép sử dụng biến mà không cần khai báo). Hiệu ứng lề cũng là nguồn gây ra lỗi. Hiệu ứng lề, theo nghĩa rộng là hiệu ứng phụ xuất hiện thường ngoài ý muốn, khi sử dụng một cấu trúc ngôn ngữ nào đó của ngôn ngữ. Ví dụ, trong Pascal hiệu ứng lề nảy sinh do sự thay đổi trị của biến không cục bộ trong các chương trình con mà biến có ý nghĩa. Ngôn ngữ cần kiểm tra chặt chẽ sự tương hợp kiểu của các biến trong biểu thức và phép gán, sự tương hợp của danh sách thông số của chương trình con ở nơi gọi và nơi định nghĩa. Lấy ví dụ đơn giản là phép gán một giá trị thực vào biến nguyên. Nếu không có sự kiểm tra kiểu và báo lỗi, mà tự động đổi kiểu thì kết quả sau đó sẽ bị sai lệch đi vì giá trị thực đã bị cắt hoặc làm tròn phần lẽ để thành giá trị nguyên. Các bộ phận của chương trình cần có tính độc lập đối với nhau cao, cho phép kiểm tra riêng rẽ tính đúng đắn từng bộ phận của chương trình. Tính dễ sửa đổi cũng liên quan với tính tin cậy, vì trong quá trình sửa đổi tính tin cậy vần phải được duy trì. Sự độc lập của các bộ phận của chương trính sẽ làm cho việc sửa đổi dễ dàng hơn; việc sửa đổi ở một bộ phận sẽ không ảnh hưởng đến các bộ phận còn lại cảu chương trình. Tính tin cậy đôi khi lại có thể bị ảnh hưởng bởi tính dễ viết của chương trình. Bởi vì ngôn ngữ quá linh hoạt dễ viết thì có thể khó làm chủ bởi người viết chương trình, có nghĩa là chương trình dễ xảy ra lỗi hơn. Cuối cùng, tính tin cậy của ngôn ngữ còn phụ thuộc vào sự cài đặt ngôn ngữ ấy, tức là phụ thuộc vào chất lượng của chương trình dịch. Các lĩnh vực ứng dụng của ngôn ngữ lập trình Vào những năm 1950, khi máy tính điện tử mới ra đời, ngôn ngữ lập trình chỉ là ngôn ngữ máy hoặc cao hơn là hợp ngữ. Cho nên, việc xây dựng các ứng dụng tin học là rất 16
phức tạp và khó khăn. Vì thế, vào giai đoạn này ứng dụng của ngôn ngữ lập trình là rất hạn chế. Đi đôi với sự phát triển của phần cứng và sự ra đời của rất nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau, khả năng và lĩnh vực ứng dụng của ngôn ngữ lập trình trở nên rất phong phú. Dưới đây là một số ngôn ngữ lập trình và lĩnh vực ứng dụng của chúng:  Xây dựng các hệ thống thông tin quản lý trong các lĩnh vực sản xuất, xã hội, kinh tế, ...: Delphi, Visual Basic, Access, SQL, ...  Xây dựng các hệ thống phân tán: Java, Corba, C++, ...  Xử lý ảnh và mô hình hóa hình học: C++, Matlab, ...  Xây dựng các hệ chuyên gia: Prolog  Giải quyết các bài toán trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo: Lisp, Scheme, Prolog, ...  Xây dựng các hệ thống thời gian thực: C, Ada  Xây dựng các hệ thống nhúng, điều khiển thiết bị: C, Assembly, ... VI. Các lĩnh vực ứng dụng của ngôn ngữ lập trình Hiện nay, số người quen với máy tính, với việc lập trình ngày một nhiều, PC đã trở nên phổ biến. Nhu cầu được giao tiếp với thế giới bên trong máy tính không chỉ là một sở thích, hay công việc riêng tư của những người làm tin học nữa. Chỉ với vốn tiếng Anh tương đối, một chút trợ giúp là bạn đã có thể trở thành một nhà lập trình rồi, thế nhưng đó chỉ là các điều kiện cần mà chưa đủ. Số lượng trình biên dịch, chủng loại, tính năng ngày một phong phú, để chọn cho mình một ngôn ngữ lập trình, một trình biên dịch phù hợp với công việc chuyên môn cũng như nhu cầu học tập, nghiên cứu, bạn không thể không khỏi có những đắn đo. Những gì sau đây có thể giúp ích cho bạn ? Để có cho mình một công cụ lập trình phù hợp về cả trình độ lẫn nhu cầu, bạn cần xác định xem bạn sẽ dùng nó để làm gì; tìm hiểu thế giới bên trong máy tính, chỉ để học thêm một ngôn ngữ lập trình mới nhằm phục vụ cho quá trình học tập, hay đó là một lựa chọn cho một hướng phát triển phần mềm chuyên nghiệp ? Hơn thế nữa bạn còn cần phải định hướng rõ ràng; môi trường thực hiện sẽ là môi trường phân tán hay môi trường cục bộ ? Có thể là hơi rắc rối nhưng những suy tính ban đầu này sẽ có ảnh hưởng rất nhiều tới các bước đi sau này. Những người có ham muốn tìm hiểu sâu thế giới bên trong máy tính thường lấy hợp ngữ (Assembly) làm công cụ, có thể nói đây là thứ ngôn ngữ đầu tiên tương đối độc lập đối với các quá trình thực xảy ra trong các bộ vi xử lý. Qua một tập hữu hạn các lệnh được nhận biết nhờ các từ gợi nhớ sơ đẳng, người lập trình có thể trực tiếp can thiệp vào quá trình di chuyển dữ liệu, sửa đổi dữ liệu, điều khiển thiết bị... Công việc còn lại của trình dịch Assembler rất ít, phần lớn nhiệm vụ của nó là ánh xạ các lệnh gợi nhớ trong chương trình nguồn tới một tập cố định các lệnh của bộ vi xử lý, một số thao tác xử lý macro. Để có được một chương trình hoàn chỉnh, người lập trình sẽ phải tìm hiểu thấu đáo tập lệnh, vì số lệnh, các chi tiết kỹ thuật cho tập lệnh có thể rất khác nhau giữa các bộ vi xử lý; định hình rõ ràng trình tự các thao tác; khả năng mà trình dịch có thể làm được; và nhất là xác định mức độ cần thiết của các thủ thuật lập trình. Chẳng hạn, trong khi các bộ vi xử lý 17
dòng Intel (x86 phổ dụng trong các máy PC) thường có khoảng 8 thanh ghi đa năng, 6 thanh ghi đoạn, một thanh ghi con trỏ lệnh, cờ... thì các bộ vi xử lý dòng Motorola (MC680x0 phổ dụng trong các máy MacIntosh, các máy trạm của Sun, trong các hệ thống máy tính nhiều bộ vi xử lý, và trong rất nhiều máy PC) thì lại có tới khoảng 8 thanh ghi dữ liệu 80 bit, khoảng ngần ấy số thanh ghi địa chỉ cùng hàng tá thanh ghi với rất nhiều công dụng khác nhau, chế độ làm việc khác nhau. Chính vì tính chỉ định phần cứng cao như vậy mà hiệu quả làm việc của một người thông qua hợp ngữ phụ thuộc rất nhiều vào kinh nghiệm làm việc, theo đó các chương trình này rất khó bảo trì, khó kiểm soát khi số thao tác của chương trình tăng, và đôi khi còn khó hiểu đối với chính người viết ra nó nếu không có các văn bản bảo trì được ghi chép cẩn thận. Nhưng bù lại, các chương trình thực hiện bằng hợp ngữ nói chung thường có kích thước rất khiêm tốn, chạy nhanh nhất tính trên cùng một trình tự thao tác cụ thể so với các ngôn ngữ khác. Basic vốn là một ngôn ngữ phi cấu trúc, nó được phát triển để giúp người lập trình đỡ phần vất vả khi làm việc trên các bộ vi xử lý khác nhau. Với nó, người lập trình không phải lo lắng nhiều về sự khác nhau trong chi tiết kỹ thuật của từng bộ vi xử lý cụ thể, họ chỉ cần bận tâm tới việc cấu trúc sao cho chương trình của họ được tối ưu. Để có được tính khả chuyển trên nhiều loại vi xử lý, các chương trình Basic cần có một chương trình thông dịch để kích hoạt, trình thông dịch này có nhiệm vụ ánh xạ mã đầu ra của trình dịch Basic vào tập lệnh cụ thể của bộ vi xử lý khi chạy chương trình. Người ta đã từng đưa trình thông dịch này vào trong phần cứng, lưu trữ lâu dài trong các bộ nhớ chỉ đọc (ROM), và cung cấp các khả năng tương tác tương đối thuận tiện, giúp người lập trình thiết kế và gỡ rối nhanh chóng các chương trình Basic. Ngày nay, Basic đã được cải tiến nhiều, về cả trình dịch lẫn bản thân ngôn ngữ, các ứng dụng của Microsoft thường dùng Basic như một công cụ để người sử dụng tuỳ biến chúng theo nhu cầu. Vì chạy thông dịch cho nên các ứng dụng viết bằng Basic chạy không nhanh, nhưng vì tính phổ cập, rất nhiều nhà phát triển công cụ vẫn hỗ trợ nó. Sản phẩm hỗ trợ Basic ở mức cao được nói đến ở đây là Visual Basic của Microsoft. Đây là một công cụ phát triển được Công ty này rất ưu ái, hiện nó đang được ưu chuộng trong lĩnh vực phát triển ứng dụng trên Windows. Visual Basic được hỗ trợ rất nhiều khả năng về cơ sở dữ liệu, các kỹ thuật phát triển phần mềm mới như OLE, COM, DCOM... Nếu như bạn chưa có ý định trở thành nhà phát triển phần mềm ứng dụng thì cũng nên biết tới Basic, bởi vì hầu hết các ứng dụng lớn ngày này như Notes, bao gồm cả các phần mềm xử lý bảng tính, văn bản của Mirosoft đều có sử dụng macro lệnh được thiết kế dựa trên Basic, cho phép người sử dụng sửa đổi, bổ sung các tính năng mới theo nhu cầu. Ngoài ra còn phải nói tới Pascal, có thể nói đây là thứ ngôn ngữ vỡ lòng cho hầu hết những người bắt đầu tiếp xúc với máy tính. Nó được biết tới không chỉ vì là một trong số các ngôn ngữ cấu trúc ra đời đầu tiên trên thế giới, mà còn là vì tính dễ đọc, dễ tiếp cận của nó. Nếu bạn biết tiếng Anh, không nhất thiết phải biết về tin học, khi đọc một chương trình viết trong ngôn ngữ này bạn sẽ thấy ngay về cơ bản nó đang nói về một quá trình làm việc nào đó. 18
Với thứ ngôn ngữ này, người lập trình khỏi phải đau đầu vì phải tổ chức lấy chương trình, thay vào đó họ sẽ dùng các câu lệnh tiếng Anh rất dễ nhớ, dễ sử dụng. Việc xây dựng một chương trình rất giống với việc mô phỏng một quá trình hoạt động, có đầu ra đầu vào, mã nguồn của một chương trình như thế rất dễ đọc, dễ sửa đổi. Tất nhiên, trình dịch sẽ phải làm việc vất vả hơn bởi nó phải phân giải cả một dãy lệnh vốn chỉ dễ hiểu đối với con người nhưng lại... không thể hiểu nổi đối với các bộ vi xử lý. Hầu hết các ngôn ngữ lập trình cấu trúc (tất nhiên trong đó có Pascal) đều lấy việc dịch sang hợp ngữ làm một bước trung gian, theo đó các cấu trúc lệnh if...then, case...of, v.v. được chuyển thành các khối mã nguồn Assembly. Tóm lại, việc cấu trúc chi tiết cho một chương trình cụ thể được thực hiện tự động bởi trình dịch, lúc này các thủ thuật lập trình Assembly của người lập trình không còn có thể áp dụng vào đây, đôi khi nó còn máy móc làm phình to mã cho dù đã sử dụng tới cả chục thuật toán tối ưu. Hầu hết các công cụ phát triển có hỗ trợ Pascal ngày nay đều đưa ra các khả năng kết nối mới cho nó, mã trình có thể được viết riêng rẽ trên nhiều tệp rồi kết nối, hoặc được nạp từ thư viện động... nhưng nói chung, đây là ngôn ngữ chỉ phù hợp với các ứng dụng nhỏ và trung bình, phổ dụng trong lĩnh vực đào tạo. Nếu bạn là người mới tiếp xúc với máy tính, muốn tìm hiểu cách hoạt động của một chương trình thì bạn hãy chọn ngôn ngữ này. Delphi của Borland chỉ là một công cụ phát triển ứng dụng, nó được xây dựng bằng lõi Pascal. Với công cụ này, sau một vài tiếng đồng hồ đọc help, nhất là có ai đó hướng dẫn đôi chút, bạn hoàn toàn có thể tự viết cho mình các ứng dụng đơn giản như trình xem tệp .AVI, nghe nhạc, các thao tác tính toán, lưu trữ đơn giản... Nó tỏ ra rất thích hợp với những bạn thích khám phá nhưng không muốn tốn quá nhiều thời gian nghiền ngẫm. Ngôn ngữ C là ngôn ngữ lập trình cấu trúc như Pascal và là thứ công cụ mạnh đã từng được sử dụng để thiết kế hầu hết các hệ điều hành trên thế giới. Các hệ điều hành như UNIX, AMOEBA... đều thực thi bằng C, và nói chung đây là thứ ngôn ngữ có tính khả chuyển tương đối cao cho nên các hệ điều hành này có thể chạy trên rất nhiều phần cứng khác nhau, ngay cả với WINDOWS cũng vậy, rất nhiều module của nó cũng được xây dựng bằng C. C++ là một bước phát triển tiếp theo của C trong xu thế 'đối tượng hoá' ngôn ngữ, nói như vậy là bởi hầu hết các trình dịch C++ đều lấy C làm nền cho tất cả các định hướng nhằm tận dụng các ưu thế mà mô hình thiết kế hướng đối tượng mang lại. Vốn dĩ C vẫn chưa được chuẩn hoá mặc cho rất nhiều cố gắng đã được đưa ra, các trình dịch C++ lại càng khó tìm được tiếng nói chung. Các nhà cung cấp trình dịch C đều muốn rằng sản phẩm của họ được các nhà phát triển công cụ ưa dùng, thế nhưng các nhà cung cấp công cụ phát triển lại muốn các trình dịch hướng theo mô hình thiết kế vốn muôn hình muôn vẻ mà họ đưa ra. Cứ như thế, C++ phát triển trong sự thiếu nhất quán, hệ thống từ khoá không được hỗ trợ đầy đủ, đôi khi không thống nhất, cách cấu trúc chương trình cũng không giống nhau mặc dù chúng giống nhau về mô hình. Ngày nay, hầu hết các công cụ phát triển hệ thống mạnh như Visual C++, C++Builder, Visual Age... đều hỗ trợ song song cả C lẫn C++. Nói chung đây là các công cụ mạnh, thể hiện được ưu thế của chúng trong từng môi trường phát triển cụ thể; ví dụ Visual C++ thích 19
hợp với những người muốn phát triển các ứng dụng nhất là các ứng dụng gắn với Windows, C++Builder thân thiện ngay cả với những người không nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực lập trình, ... Để tìm cho mình một trình dịch C++ phù hợp hãy lựa chọn; chẳng hạn, nếu bạn cần hướng theo việc xây dựng các ứng dụng phục vụ, có liên quan tới các dịch vụ chuẩn của Windows, không nhất thiết phải có màn hình giao tiếp phức tạp, hoặc cần có các ứng dụng can thiệp sâu vào hệ thống... bạn hãy lựa chọn Visual C++. Công cụ này đưa ra khá nhiều mẫu (wizard), theo khung định sẵn đó bạn chỉ cần thực thi các chi tiết là đã có một ứng dụng hoàn chỉnh rồi. Còn nếu bạn không đủ thời gian cần thiết để nghiền ngẫm cả đống các văn bản công bố từ Microsoft, mà lại muốn có các ứng dụng mang tính bề mặt, nhanh, đầy tính tương tác, bạn hãy sử dụng C++Builder hay một số sản phẩm tương tự từ IBM, Symantec... Java là ngôn ngữ thế hệ mới, thế hệ năm, nó kế thừa hầu hết những 'tư chất' tốt đẹp của các bậc tiền bối, hướng đối tượng từ mô hình thiết kế tới mô hình thực thi, hỗ trợ đa luồng một cách rất tinh tế, độ tin cậy cao, tính khả chuyển tuyệt vời... Java nay không còn là một cơn sốt bình thường, nó là một xu thế song song tồn tại với các mô hình lập trình hiện có, ngày càng nhiều lĩnh vực mà nó có mặt. Ban đầu, mục tiêu của các nhà thiết kế của ngôn ngữ này là "Web đi tới đâu, Java đi tới đó", nay thì sao, nó đang len lỏi vào cả các hệ thống đầy tính thương mại như các hệ quản trị dữ liệu của ORACLE, rồi cả các hệ thống phục vụ cực lớn... Với phiên bản 2, từ tên ấn bản JDK được đổi thành SDK, Sun dần lộ rõ những ham muốn rất lớn lao trong việc đưa Java vào đời sống tin học của mọi người trên thế giới. Java là ngôn ngữ mạnh, về cả mô hình thiết kế lẫn tính năng. Nếu bạn muốn thiết kế các trang Web sống động, bạn hãy chọn nó, một khối mã .CLASS vài KB có thể làm được nhiều điều hơn cả 100KB ảnh, nó là giải pháp cho một đường truyền tốc độ thấp. Nếu bạn muốn thiết kế các chương trình phân tán, Java là một lựa chọn tốt, nó có một lượng thư viện mạng được tổ chức hợp lý, thân thiện với người lập trình. Với nó bạn có thể tự thiết kế lấy các giao thức (ngay cả các giao thức lạ lẫm chưa từng được nhắc tới trong RFC), các ứng dụng phục vụ, và các ứng dụng sử dụng dịch vụ... mà không đòi hỏi mất quá nhiều thời gian tìm hiểu hệ thống, tìm kiếm các công bố kỹ thuật. Nếu bạn cần viết các ứng dụng mà mã của chúng có thể được sử dụng lại một cách linh hoạt, trên nhiều loại phần cứng, tốn ít thời gian bảo trì...và hợp 'thời' nhất, bạn cũng nên chọn Java. Với các ngôn ngữ khác, việc sử dụng lại mã rất khó, ví dụ bạn đã có một tệp .dll, cùng với hàng tá chi tiết kỹ thuật kèm theo bạn cũng rất khó sử dụng lượng thư viện có trong đó, đấy là chưa tính tới việc mã thư viện động này chỉ có thể sử dụng được trên các hệ thống Windows. Với Java thì lại khác, mô hình thiết kế của nó cho phép mã của mỗi lớp được gói trong một tệp .CLASS riêng, được kiểm soát trong không gian tên bởi hệ thống chạy Java, và được nạp một cách tường minh mỗi khi chương trình cần tới các hành vi của chúng. Có thể xem môi trường chạy Java lúc này là một cái giỏ táo, mỗi quả táo là một đối tượng, vết kích hoạt của một chương trình Java rất giống như lối của các con sâu, đục xuyên từ quả này sang quả khác... ứng với một con sâu, chương trình có một luồng kích hoạt, nhiều con sâu ứng với một chương trình Java đa luồng (multithread). 20