Java là gì? Tìm hiểu về ngôn ngữ lập trình Java mới nhất (2024)

Java có lẽ đã trở thành cái tên quá quen thuộc trong giới lập trình. Đây là ngôn ngữ lập trình phổ biến được lựa chọn bởi nhiều lập trình viên trong số rất nhiều ngôn ngữ lập trình đã xuất hiện. Để tìm hiểu thêm, bạn hãy theo dõi bài viết này.

1. Java là gì?

Java là ngôn ngữ lập trình bậc cao hướng đối tượng, có khả năng bảo mật cao và đa nền tảng dùng trong phát triển phần mềm, game, trang web hay các ứng dụng di động. Ngôn ngữ lập trình này được thiết kế để có thể chạy trên nhiều loại thiết bị khác nhau, mà không cần phải biên dịch lại mã nguồn. Tiêu chí của Java là WORA: Write Once, Run Anywhere (Viết “code” một lần, thực thi ở khắp nơi). 

Lưu ý, ngôn ngữ lập trình này không phải là một với JavaScript.

Trang chủ: https://www.java.com/

1.1. Lịch sử của ngôn ngữ lập trình Java

• James Gosling và đồng nghiệp ở Sun Microsystems đã phát triển năm 1991 và phát hành năm 1994, lấy tên là Oak..
• Ban đầu, nó được phát triển để giúp xử lý các thiết bị di động và hộp giải mã tín hiệu truyền hình nhưng Oak đã thất bại.
• Năm 1995, Sun đổi tên thành “Java” và sửa đổi ngôn ngữ để có lợi từ sự phát triển nhanh chóng của kinh doanh phát triển trang web trên toàn cầu (World Wide Web).
• Sau đó, vào năm 2009, Oracle Corporation mua lại Sun Microsystems và sở hữu ba tài sản phần mềm chính của Sun: Java, MySQL và Solaris.

1.2. Các phiên bản của Java

• Java Standard Edition (Java SE): nền tảng cơ bản giúp tạo ra giao diện điều khiển, ứng dụng dạng Win Form.
• Java Enterprise Edition (Java EE): phiên bản nâng cao được xây dựng dựa trên nền tảng là Java SE, giúp phát triển ứng dụng web, ứng dụng cấp doanh nghiệp (enterprise),…
• Java Mobile Edition (Java ME): gắn với cái tên mobile, phục vụ cho phát triển ứng dụng di động và các thiết bị điện tử khác.

1.3. Thành phần chính trong kiến trúc của Java

Bao gồm 3 thành phần chính: JVM, JRE và JDK. Hãy cùng làm rõ chúng ở phía dưới:

• JVM – Java Virtual Machine: Máy ảo Java (JVM) là một bộ máy chạy cung cấp môi trường thực thi để thực hiện mã Java. Nó chuyển đổi bytecode Java thành ngôn ngữ máy. Trong các ngôn ngữ lập trình khác, trình biên dịch tạo mã máy cho một hệ thống cụ thể. Tuy nhiên, trình biên dịch Java tạo mã cho máy ảo (VM) được biết đến là máy ảo Java.
• JRE – Java Runtime Environment: Môi trường thời gian chạy Java (JRE) là tập hợp công cụ để phát triển và chạy các chương trình Java. Trong đó JVM được đề cập phía trên là một phần của JRE. 
• JDK – Java Development Kit: Bộ phát triển Java (JDK) là môi trường phát triển và thực thi chương trình Java. JDK bao gồm JRE do đó có thể nói JDK bao gồm thêm cả JVM. Bộ này sẽ bao gồm: Appletviewer xem các applet Java, trình thông dịch Java, trình tháo gỡ Javap, Javah – chính là dành cho tệp tiêu đề C, Javac với chức năng biên dịch Java, Javadoc – để tạo tệp HTML và cuối cùng là trình gỡ lỗi Jdb.

2. Đặc điểm của ngôn ngữ lập trình Java

2.1. Hướng đối tượng

Java hiện thực hóa tất cả thành Object, đồng nghĩa với việc nó có khả năng mở rộng và bảo trì một cách dễ dàng do dựa trên mô hình Object.

Ngoài ra, việc sử dụng con trỏ đã bị loại bỏ để tăng cường tính an toàn và sự thuận tiện khi sử dụng. Các tính năng như overload, goto, cũng như cấu trúc dữ liệu như struct và union không được hỗ trợ trong ngôn ngữ này.

2.2. Đa nền tảng

Ứng dụng được viết bằng Java có khả năng chạy mạnh mẽ trên nhiều môi trường khác nhau nhờ khả năng ‘cross-platform’. Điều này được thể hiện ở cả hai cấp độ mã nguồn và nhị phân.

• Cấp độ mã nguồn: kiểu dữ liệu trong Java được duy trì nhất quán trên mọi hệ điều hành và nền tảng khác nhau. Java cung cấp một bộ thư viện đặc biệt để hỗ trợ tính đồng nhất này. Chương trình viết bằng ngôn ngữ này có thể được biên dịch trên nhiều loại máy khác nhau mà không gặp vấn đề tương thích.
• Cấp độ nhị phân: một mã máy biên dịch có thể chạy trên nhiều nền tảng mà không cần phải dịch lại mã nguồn. Tuy nhiên, để thực hiện điều này cần phải có Java Virtual Machine để thông dịch mã máy biên dịch đó.

2.3. Dùng ngôn ngữ thông dịch

Java là một ngôn ngữ lập trình thuộc dạng ngôn ngữ kết hợp cả biên dịch và thông dịch. Quy trình hoạt động cụ thể như sau:

Khi viết mã, hệ thống tạo ra một tệp .java. Sau đó, mã nguồn của chương trình được biên dịch thành mã byte code. Khi chương trình chạy, Java Virtual Machine (Máy ảo Java) sẽ thông dịch mã byte code này thành mã máy (native code) khi cần thiết để thực hiện chương trình.

2.4. Đa luồng

Đặc điểm này là hỗ trợ lập trình đa tiến trình (multithread) để thực thi các công việc đồng thời và giải pháp priority đồng bộ giữa các tiến trình cũng được thực thi.

2.5. An toàn 

Tính an toàn được đảm bảo nhờ yêu cầu chặt chẽ về kiểu dữ liệu buộc dữ liệu phải được khai báo tường minh. 

2.6. Bảo mật

Bảo mật được thể hiện ở 4 mức:

• Mức 1 : Chỉ có thể truy xuất dữ liệu cũng như phương phức thông qua giao diện mà lớp cung cấp.
• Mức 2 : Trình biên dịch kiểm soát các đoạn mã sao cho tuân thủ các quy tắc của ngôn ngữ lập trình Java trước khi thông dịch.
• Mức 3 : Trình thông dịch sẽ kiểm tra mã byte code xem các đoạn mã này có đảm bảo được các quy định, quy tắc trước khi thực thi.
• Mức 4: Java kiểm soát việc nạp các lớp vào bộ nhớ để giám sát việc vi phạm giới hạn truy xuất trước khi nạp vào hệ thống.

2.7. Cơ chế thu gom rác tự động

JRE sẽ tự động cấp phát không gian bộ nhớ đến các đối tượng ở trên heap trong quá trình tạo ra object.

Đối với ngôn ngữ như C C++ cần yêu cầu hủy vùng nhớ được cấp phát nhằm tránh thất thoát vùng nhớ. Còn với Java sẽ sẽ không phải tự gọi hủy các vùng nhớ. Cơ chế sẽ theo vết các tài nguyên đã được cấp. Khi không có bất kỳ tham chiếu nào đến vùng nhớ, việc thu hồi vùng nhớ đã được cấp phát sẽ được thực thi tự động.

3. Ứng dụng của Java

3.1. Có thể làm gì với Java?

Java cung cấp cho các nhà phát triển khả năng:

• Viết phần mềm trên một nền tảng và chạy nó trên gần như bất kỳ nền tảng nào khác.
• Tạo các chương trình có thể chạy trong trình duyệt web và truy cập các dịch vụ web có sẵn.
• Phát triển các ứng dụng phía máy chủ cho các diễn đàn trực tuyến, cửa hàng, cuộc thăm dò, xử lý các biểu mẫu HTML, và nhiều ứng dụng khác.
• Kết hợp các ứng dụng hoặc dịch vụ bằng cách sử dụng ngôn ngữ Java để tạo ra các ứng dụng hoặc dịch vụ được tùy chỉnh cao.
• Viết các ứng dụng mạnh mẽ và hiệu quả cho điện thoại di động, bộ xử lý từ xa, vi điều khiển, mô-đun không dây, cảm biến, cổng kết nối, sản phẩm tiêu dùng, và gần như bất kỳ thiết bị điện tử nào khác.

3.2. Những lĩnh vực sử dụng Java

Java được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, cụ thể như:

• Mobile App
• Desktop App
• Game App
• Ứng dụng sử dụng công nghệ Blockchain
• Ứng dụng dựa trên AI
• Công nghệ IoT
• Quản lý cơ sở dữ liệu

3.3. Java có quan trọng không?

Một lượng lớn ứng dụng và trang web sử dụng Java và sẽ không hoạt động nếu máy bạn không cài đặt Java. Điều đó đủ để thấy tầm quan trọng của Java trong thế giới công nghệ. Hơn nữa, từ máy tính xách tay đến trung tâm dữ liệu, từ máy chơi game đến siêu máy tính khoa học, từ điện thoại di động đến Internet, đây là một ngôn ngữ phổ biến được ưa chuộng. Đây là một số dữ liệu về Java theo codeinsitiute:

• 97% máy tính doanh nghiệp sử dụng Java.
• 89% máy tính (hoặc máy tính cá nhân) tại Mỹ sử dụng Java.
• Có 9 triệu nhà phát triển Java trên toàn thế giới.
• 3 tỷ điện thoại di động chạy Java.
• Hiện có hơn 5 tỷ thẻ Java đang được sử dụng.
• 125 triệu thiết bị TV chạy Java.
• 5 trong số 5 doanh nghiệp OEM hàng đầu sử dụng Java ME.

Những con số trên đã nói lên lý do tại sao nó quan trọng – không chỉ vì nó tiếp tục là một ngôn ngữ lập trình quan trọng và không thể thiếu ngày nay, mà còn vì nó đã định hình cách mà công nghệ sẽ tiếp tục phát triển trong tương lai.

4. Kết luận: Có nên tìm hiểu về Java?

Chắc hẳn với những thông tin đã được đề cập ở trên, bạn đã hoàn toàn có câu trả lời cho câu hỏi này. Một ngôn ngữ nằm trong top ngôn ngữ lập trình phổ biến nhất thế giới, ứng dụng mạnh mẽ trong lĩnh vực công nghệ sẽ có rất nhiều cơ hội việc làm. Bên cạnh đó, thông tin về Java rất phong phú, thích hợp cho học tập và phát triển kỹ năng của bản thân. Một điều nữa, cộng đồng lập trình Java rất lớn, bạn có thể dễ dàng tìm thấy lời giải đáp cho mọi khó khăn của bản thân trong quá trình tìm hiểu. Vậy, với tất cả những yếu tố kể trên, bạn sẽ quyết định học Java chứ? Chúc bạn thành công và sớm trở thành một lập trình viên dày dặn kinh nghiệm trong tương lai.