Java Programlama Dili ve tarihçesi

Java, Sun Microsystems mühendislerinden James Gosling tarafından geliştirilmeye başlanmış açık kodlu, nesneye yönelik, zeminden bağımsız, yüksek verimli, çok işlevli, yüksek seviye, adım adım işletilen (interpreted) bir dildir.

Java, Sun Microsystems’den James Gosling tarafından geliştirilen bir programlama dilidir (Sun Microsystem’in şu anda Oracle Corporation ile bağlı ortaklığı bulunmaktadır) ve 1995 yılında Sun Microsystems’in çekirdek bileşeni olarak piyasaya sürülmüştür. Bu dil C ve C++’dan birçok sözdizim türetmesine rağmen bu türevler daha basit nesne modeli ve daha az düşük seviye olanaklar içerir. Java uygulamaları bilgisayar mimarisine bağlı olmadan herhangi bir Java Virtual Machine (JVM)’de çalışabilen tipik bytecode’dur (sınıf dosyası).

Java ilk çıktığında daha çok küçük cihazlarda kullanılmak için tasarlanmış ortak bir düzlem dili olarak düşünülmüştü. Ancak düzlem bağımsızlığı özelliği ve tekbiçim kütüphane desteği C ve C++’tan çok daha üstün ve güvenli bir yazılım geliştirme ve işletme ortamı sunduğundan, hemen her yerde kullanılmaya başlanmıştır. Şu anda özellikle kurumsal alanda ve mobil cihazlarda son derece popüler olan Java özellikle J2SE 1.4 ve 5 sürümü ile masaüstü uygulamalarda da yaygınlaşmaya başlamıştır. Java’nin ilk sürümü olan Java 1.0 (1995) Java Platform 1 olarak adlandırıldı ve tasarlama amacına uygun olarak küçük boyutlu ve kısıtlı özelliklere sahipti. Daha sonra düzlemin gücü gözlendi ve tasarımında büyük değişiklikler ve eklemeler yapıldı. Bu büyük değişikliklerden dolayı geliştirilen yeni düzleme Java Platform 2 adı verildi ama sürüm numarası 2 yapılmadı, 1.2 olarak devam etti. 2004 sonbaharında çıkan Java 5, geçmiş 1.2, 1.3 ve 1.4 sürümlerinin ardından en çok gelişme ve değişikliği barındıran sürüm oldu. Java SE 7 ise (kod adı Dolphin) Sun’un üzerinde çalıştığı, Java teknolojisinin günümüz sürümüdür. 13 Kasım 2006 da Java düzlemi GPL ruhsatıyla açık kodlu hale gelmiştir.

Java programları nasıl çalıştırılır?

Bir Java yazılımı şu şekilde geliştirilir:

Yazılımcı Java kodunu yazar.
Bu kod bir Java derleyicisi ile derlenir. Sonuçta “bytecode” adı verilen bir tür makine kodu ortaya çıkar. Düzlem bağımsızlığını sağlayan şey bytecode’dur. Çünkü bir kere bytecode oluştuktan sonra yazılım sanal makine içeren tüm işletim sistemlerinde çalışabilir.
Bu bytecode Java Sanal Makinesi (İng., Java Virtual Machine) tarafından işletilir. Bu aşama, her bir bytecode komutunun teker teker yorumlanması ile icra edilebileceği gibi, anında derleme kullanılarak da gerçekleştirilebilir.

Java ile İlgili Bazı Kavramlar

Nesneye yönelik yazılımlama mantığı:
Anında Derleme

Java ilk çıktığında bytecode işletme hızı çok iyi değildi. Yerine göre sistemin öz yazılımlarından 5-10 kat yavaş çalışıyordu. Bu nedenle bazı yazılım geliştirme şirketleri JIT yani “Just-in-time compile”, “anında derleme” araçları üretmeye başladılar. Yapılan şey bytecode’u sanal makinenin kurulu olduğu gerçek sistemin diline anında derleme yaparak dönüştürmesiydi. Bu sayede verimde ciddi artışlar sağlandı. Ama 2000 yılından sonra geliştirilen sanal makinelerde (HotSpot gibi) JIT’in işlevi VM’içinde yer almaya başlamış, işlemci hızı ve bellek miktarının dramatik biçimde artması ile dış JIT yazılımları popülerliğini kaybetmiştir. Bugün halen birkaç ürün (Excelsior JET gibi) pazarda bulunsa da genellikle bu yöndeki ihtiyaç azalmıştır.
Java API

Java API, Java yazılımlarında kullanılan yazılım kütüphanelerine genel olarak verilen isimdir. Java API ile disk, grafik, ağ, veri tabanı, güvenlik gibi yüzlerce konuda kullanıcılara erişim imkânı sunulur. Java API J2SDK’nın bir parçasıdır.
Atık Veri Toplayıcı

Atık veri toplama teknolojisi Java’dan önce de var olan ama Java ile adını duyurmuş ve yaygın olarak kullanılmaya başlanmış bir kavramdır. C++, C gibi dillerin en büyük engellerinden birisi dinamik bellek yönetimidir. Yazılımda gösterici (işaretçi; İng., pointer) kullanarak dinamik olarak bellek ayırdıktan sonra o bellek ile işiniz bittiğinde mutlaka ayrılan belleği bellek yöneticiye özel altyordamlar yardımıyla (delete, free vs.) iade etmeniz gerekir. Yoksa bellek sızıntısı (İng., memory Leak) oluşur ve bu bir süre sonra yazılımın ve işletim sisteminin beklenenden farklı davranmasına yol açabilir. Sızıntıların saptanması oldukça güçtür ve bulunması zor hatalara yol açar. Bu nedenle bugünün tüm büyük C ve C++ yazılımları az da olsa bellek sızıntısı içerir (işletim sistemleri dahil).

Atık veri toplayıcı sayesinde Java’da bir nesne oluşturulduktan sonra o nesne ile işiniz bittiğinde hiçbir şey yapmanız gerekmez: sanal makine akıllı bir biçimde kullanılmayan bellek bölümlerini belirli aralıklarla ya da uyarlamalı yöntemlerle otomatik olarak temizler ve sisteme iade eder. Bu işleme çöp toplama (İng., garbage collection) adı verilir. Çöp toplama sistemlerinin yapısı oldukça karmaşıktır ve geçen yıllar içinde büyük gelişmeler kaydedilmiştir. Çöp toplayıcının varlığı Java’da bellek sızıntısı olmayacağı anlamına gelmez, ama bellek sızıntıları daha ender olarak ve farklı şekillerde karşınıza çıkar ve genellikle tedavi edilmesi daha kolaydır.
Jar

Jar (İngilizce Java Archive, yani Java Arşivi), aslında bir tür sıkıştırma formatıdır. Jar ile derlenen Java kodları ile oluşan yazılımın paketlenip taşınması kolay bir hale getirilir. Jar dosyaları temelde bytecode blokları içerir. Jar dosyaları genellikle kütüphane oluşturmada ya da uygun biçimde hazırlanırsa işletim sisteminden doğrudan çalıştırılabiliecek bir şekilde kullanılabilir (Executable jar, işletilebilir jar) jar dosyalarının içeriğini sıkışıtırma yazılımları ya da java yazılım geliştirme araçları ile inceleyebilirsiniz. Java 1.5 ile yeni bir tür jar oluşturma metodu da kullanıma girdi. Pack200 adı verilen hiper-compression algoritması ile jar dosyaları daha kucuk boyutlara indirilebiliyor. Ancak bu teknoloji daha çok ağ üzerinden yapılan transferlerde kullanılıyor. (Daha fazla ayrıntı için buraya bakınız.)
AWT ve Swing

AWT, ilk Java ile birlikte geliştirilen temel grafik arayüz oluşturma kütüphanesine verilen isimdir. AWT işletim sisteminin doğal grafik yapılarına erişimi sağlar. Ancak Java 2 platformu ile birlikte AWT yetersiz görülmüş ve çok daha geniş ve gelişmiş özelliklere sahip Swing kütüphanesi sisteme eklenmiştir. Özellikle çok platform destekleyen yazılımlarda kullanıcı arayüzü geliştirme aracı olarak swing halen önemini korumaktadır. Swing önceleri işletim sisteminin kullandığı donanım grafik hızlandırma araçlarını kullanmadığından yavaşlığı ile eleştirilere hedef olmuştu. Özellikle Java 1.4 ile Swing, hem genel olarak sanal makinenin hızlanması ve kısmen donanım hızlandırmayı kullanması ile bu kötü şöhretinden sıyrılmaya başladı. Java 5 ve 6 ile donanım özellikle OpenGL-DirectX kullanımı ve yeni arayüz gösterim şekli ile Java’nın masaüstü uygulama geliştirmede popülerleşmesi bekleniyor. AWT halen Swing’in bir alt katmanında, temel iki boyutlu grafik işlemlerinde kullanılmaya devam ediyor.
SWT

SWT Swing’e bir alternatif olarak IBM tarafından geliştirilen bir gösterim sistemidir. Swing’den en büyük farkı çalıştığı işletim sisteminin grafik kütüphanesi ve komutlarını kullanmasıdır. Bu nedenle SWT uygulamaları Swing’e göre çoğu yerde daha hızlı ve işletim sistemindeki diğer uygulamaları andıran bir şekilde çalışmasını sağlar. Swingin Java 1.5 ile performans açığını kapattığı iddia edilse de SWT’nin de artık Java camiasında kabul görmüş bir sistem olduğu açıktır. SWT’nin dezavantajı ise Java’nin bir parçası olmamasıdır. Yani SWT uygulamaları SWT kütüphanesi ile birlikte dağıtılmaktadır. Ayrıca SWT farklı işletim sistemlerinde farklı olgunluk ve performansta işlemektedir ve özellikle Windows dışı sistemlerde henüz yeterince olgunlaşamamıştır. En bilinen SWT uygulamaları ünlü Java yazılım geliştirme aracı Eclipse ve Bittorrent uygulamasi Azureus’tur.
HotSpot Teknolojisi

Sun tarafından geliştirilen Java sanal makinesi HotSpot adı verilen özel bir teknolojiyi içinde barındırır. HotSpot yani sıcak nokta, bir yazılımda sürekli olarak tekrarlanan ve üzerinden geçilen kod bölümlerine verilen bir isimdir. HotSpot sanal makinesi şu anda iki ayrı modda sanal makinenin çalışmasını sağlamaktadır: İstemci (Client) ve Sunucu (Server) modları. İstemci modunda bytecode büyük ölçüde daha başlangıçta JIT ile sistemin öz makine koduna dönüştürülerek işletilir ama çalışma anında daha fazla iyileştirme işlemi gerçekleştirilmez. Bir uygulamanın hızı istemci modunda zaman içinde bu nedenle değişmez. Sunucu modunda ise sanal makine başlangıçta bytecode’unu sistemin öz koduna dönüştürmekte acele etmez. Bu nedenle sunucu modu başlangıçta istemci modundan oldukça yavaştır. Yazılım çalışmaya devam ettikçe sanal makine yazılımdaki sıcak noktaları tespit edip bytecode’u sadece JIT ile makine koduna dönüştürmekle kalmaz, ayrıca oldukça yoğun bir iyileştirmeye de tabi tutar. Sonuçta sunucu modunda uygulamalar zaman içinde hızlanır, uzun soluklu uygulamaların bu nedenle sunucu modunda işletilmesi önerilir. Mustang kod adlı Java SE 6’da istemci modunda da benzeri bir teknolojinin kullanılması bekleniyor. Dolphin kod adlı Java SE 7’de ise bu iki mod arasındaki fark azalacağından sistemin tek modda çalışması bekleniyor.
Uygulamacık

Uygulamacık (İng., applet), uzaktaki sistem üzerinden indirilip internet tarayıcı üzerinde çalıştırılabilien Java uygulamalarına verilen isimdir. Java’nın son kullanıcılar tarafından tanınması uygulamacık sayesinde olmuştur dersek yanlış olmaz. Uygulamacıklar sisteme zarar veremeyecek bir şekilde tasarlanmıştır ve bugün özellikle oyun sitelerinde halen yaygın olarak kullanılmaktadır. İçerisinde uygulamacık olan bir sayfayı açmaya çalıştığınızda tarayıcınız otomatik olarak Java sanal makinesini çalıştırıp ekranın uygulamacığa ayrılan bölümünde uygulamanın çalışmasını sağlar.
WebStart

WebStart teknolojisi uygulama kurulum, güncelleme ve silme dertlerine deva olmak üzere tasarlanmış bir sistemdir. Özellikle Java 1.5 ile daha yaygın kullanılmaya başlayacağı tahmin edilen webstart teknolojisi kısaca yazılımların uzaktan yerel sisteme güvenli olarak kurulmasını ve korumalı bir alanda çalıştırılmasını sağlar. Appletlerin bir sonraki adımı olarak görülebilir. Bir webstart uygulamasını kurmak için internet üzerindeki özel bir bağlantıya tıklamak yeterlidir. Sistem otomatik olarak webstart sistemini çalıştırıp yazılımı java cep belleğine indirir. istenirse masaüstüne kısayol koymasını da sağlar. Daha sonra sistem çevrimiçi (online) ya da çevrimdışı (offline) olarak çalıştırılabilir ve uzaktaki yazılım güncellendiğinde otomatik olarak -istenirse- yerel makinedeki yazılımın da güncelenmesi sağlanabilir. Kullanıcının özel olarak izin vermesi halinde uygulama yerel sisteme erişim hakkı kazanabilir. Aksi takdirde WebStart uygulamaları sisteme yazma işlemi gerçekleştiremezler (yani virüs ve zararlı yazılım tehlikesini son derece aza indirger.)