زبان برنامه نویسی جاوا نامی آشنا در دنیای توسعه نرم‌افزار است. این زبان به عنوان یکی از محبوب‌ترین زبان‌های برنامه نویسی جهان شناخته می‌شود و توسعه‌دهندگان و کسب و کارهای گوناگون از این زبان به طور گسترده برای توسعه محصولات خود استفاده می‌کنند. جاوا به دلیل قابلیت‌ها و ویژگی‌های منحصر به فرد خود به عنوان یک زبان برنامه نویسی همه‌منظوره شناخته می‌شود و همین عامل سبب کاربرد گسترده جاوا در حوزه‌های مختلف شده است. بر همین اساس در این مطلب از مجله نوین تک به بررسی کاربرد جاوا در حوزه‌های مختلف خواهیم پرداخت.

تاریخچه جاوا

جاوا (Java) به رهبری جیمز گاسلینگ (James Gosling) و تیمی از محققان به نام تیم سبز، در شرکت Sun Microsystems متولد شد. جاوا جزیره‌ای در اندونزی است که اولین قهوه با نام جاوا در آن تولید شد و نام جاوا توسط جیمز گاسلینگ هنگام نوشیدن یک فنجان قهوه در نزدیکی دفترش انتخاب شد. در سال 1991 هدف اولیه معرفی زبان جاوا، ایجاد یک زبان برنامه‌نویسی جدیدی جهت ارتباط با دستگاه‌های الکترونیکی دیجیتال مانند ست تاپ باکس، تلویزیون و غیره بود اما خیلی زود تمرکز اصلی تیم به ایجاد یک جایگاه جدید، یعنی وب جهانی (World Wide Web) تغییر کرد.

در 27 ژانویه 2010 شرکت Sun Microsystems توسط شرکت Oracle خریداری شد. تا قبل از این، شرکت Sun Microsystems تنها یک فروشنده نرم افزار و دارای خطوط تولید سخت افزاری، مانند SPARC Enterprise بود. حال توسعه جاوا تحت پوشش شرکت Oracle انجام می‌گیرد. اصول ایجاد زبان برنامه نویسی جاوا عبارتند از: “سادگی، قابلیت حمل، مستقل بودن از بستر اجرایی، امنیت بالا، کارایی بالا، چند نخی بودن (Multithreaded)، شی گرا (Object-Oriented)، تفسیر (Interpreted) بجای کامپایل (compile) و پویایی”.

کاربردهای زبان برنامه نویسی جاوا

زبان برنامه نویسی جاوا کاربردهای گوناگونی دارد که در اینجا به برخی از مهم ترین آن‌ها اشاره شده است:

توسعه برنامه‌های رابط کاربری دسکتاپ

جاوا امکانات متنوعی را برای کمک به توسعه برنامه‌های رابط کاربری دسکتاپ ارائه می‌دهد. کلاس‌های AWT ،Swing ،Java Foundation و JavaFX توسط این زبان برنامه نویسی برای توسعه معرفی شده‌اند. این ویژگی‌ها کمک شایانی به توسعه‌دهندگان در زمینه ساخت رابط‌های گرافیکی پیشرفته و سه‌بعدی می‌کند. برنامه‌های ThinkFree و Acrobat Reader دو نمونه از برنامه‌های توسعه یافته به کمک زبان جاوا هستند.

توسعه اپلیکیشن‌های موبایل

اندروید به عنوان یکی از محبوب‌ترین سیستم‌عامل‌های موبایل بر پایه زبان جاوا توسعه یافته است. همچنین، زبان برنامه نویسی جاوا به عنوان اولین زبان رسمی توسعه اپلیکیشن‌های اندروید شناخته می‌شود. اولین اپلیکیشن‌های اندرویدی به کمک زبان جاوا ساخته شده‌اند و هنوز هم توسعه‌دهندگان بسیاری در سرتاسر جهان از این زبان برنامه نویسی برای توسعه اپلیکیشن‌های اندروید استفاده می‌کنند.

برنامه نویسی سمت سرور

برنامه نویسی سمت سرور (Server Side) در وهله اول چیست؟ به بیان ساده، چارچوبی است که به توسعه محیط سرور و برنامه‌های کاربردی برای وب کمک می‌کند. این برنامه دارای مجموعه‌ای از اجزا است که از طریق API از پیش تعیین شده برای آن پلت فرم برای توسعه دهندگان قابل دسترسی است. برای فناوری‌های سمت سرور مانند Apache، JBoss، GlassFish و غیره از جاوا استفاده می‌شود. در مورد سرورهای Java Application، سرور مانند یک ماشین مجازی توسعه یافته عمل می‌کند. از یک طرف اتصالات پایگاه داده و از طرف دیگر سرویس گیرنده وب اختصاص داده شده را کنترل می‌کند.

جاوا همچنین با برنامه‌های عظیمی در خدمات برنامه تجاری مانند WebLogic، WebSphere ظاهر می‌شود. با این حال، در مورد سرور وب، این یک نرم افزار/سخت افزار سرور است که درخواست‌های مشتری را در WWW (شبکه جهانی وب) برآورده می‌کند. وظیفه ذخیره، پردازش و تحویل صفحات وب به مشتریان/کاربران را بر عهده دارد. ارتباط با استفاده از درخواست HTTP انجام می‌شود. برخی از برنامه‌های وب سرور بسیار محبوب مانند Tomcat، Simpoe، Rimfaxe Web Server همه با استفاده از جاوا توسعه یافته‌اند.

توسعه برنامه‌های سازمانی

یکی از مهم‌ترین کاربردهای زبان جاوا توسعه برنامه‌های سازمانی در مقیاس بزرگ همچون سیستم‌های بانکی و مالی، سیستم‌های مرتبط با مراقبت‌های بهداشتی و درمانی و سیستم‌های مدیریت زنجیره تامین کالا است. در واقع، جاوا به دلیل کارایی بالا و ویژگی‌های قدرتمند خود به انتخاب شماره یک بسیاری از سازمان‌های بزرگ جهت توسعه برنامه‌های سازمانی تبدیل شده است.

این زبان برنامه نویسی علاوه بر کارایی فوق العاده خود برنامه‌ها را قدرتمندتر، امن‌تر و مقیاس‌پذیرتر می‌کند. بر اساس آمار ارائه شده توسط Oracle تقریباً ۹۷ درصد از رایانه‌های سازمانی از زبان جاوا استفاده می‌کنند. کارایی خوب و سرعت پردازش بالای برنامه‌ها توسط جاوا منجر به توسعه هر چه بیشتر اپلیکیشن‌های سازمانی مبتنی بر جاوا شده است.

توسعه برنامه‌های کاربردی وب

دیگر کاربرد جاوا در دنیای واقعی در توسعه‌ی وب است. جاوا بسته‌های درونی مانند Servlets، Struts و JSP دارد. کدگذاری و درک هم‌زمان این بسته‌ها آسان است. همچنین این فناوری‌ها امنیت بالایی را ارائه و امکان توسعه‌ی برنامه‌های کاربردی مربوط به سلامت، امنیت اجتماعی، آموزش و غیره را فراهم می‌کنند. به عنوان نمونه BroadLeaf، که یک وب سایت تجارت الکترونیک بزرگ است، توسط جاوا توسعه یافته است.

سیستم‌های تعبیه شده

«سیستم‌های تعبیه شده» (Embedded Systems) در واقع سیستم‌های سطح پایینی هستند که بخشی از سیستم‌های الکترومکانیکی بزرگتر را تشکیل می‌دهند. تراشه‌های کوچک و ریز پردازنده‌ها نمونه‌هایی از این سیستم‌های تعبیه شده هستند که به آن‌ها «سیستم‌های یکپارچه» (Integrated Systems) نیز گفته می‌شود. به کمک جاوا می‌توان ابزارهای قدرتمندی تولید کرد که استثناهای موجود در برنامه‌ها را مدیریت کنند. همچنین، این ابزارها به دلیل برخورداری از سرعت نسبتاً بالا گزینه مناسبی برای توسعه برنامه‌های سطح پایین هستند. در ادامه دو نمونه از کاربرد جاوا در حوزه سیستم‌های تعبیه شده آورده شده است.

• سیم‌کارت‌ها
• پخش کننده‌های دیسک‌های Blue-ray

آموزش جاوا و اندروید مقدماتی

فناوری‌های کلان‌داده

جاوا سریع و مطمئن و قوی است و برای بسیاری از برنامه‌ها در زمینه‌ی تغییر و مطالعه‌ی داده‌های حجیم مفید است. دیگر کاربرد جاوا در دنیای واقعی همین جا مطرح می‌شود. با کمک چارچوب‌هایی مانند Apache Mahout، Apache Spark که هنگام کار روی داده‌های بزرگ مفید هستند، جاوا جای خود را به‌عنوان یک زبان ارزشمند برای برنامه‌های داده حجیم به‌خوبی باز کرده است. یکی از دلایل اصلی جاوا به‌عنوان زبان اصلی بسیاری از این فناوری‌ها این است که کار جاوا با جوامع منبع‌باز تثبیت‌شده است.

ساخت ابزارهای توسعه نرم‌افزار

برنامه‌نویسان برای توسعه نرم‌افزارها و اپلیکیشن‌های مختلف از «محیط‌های یکپارچه توسعه» (Integrated Development Environment | IDE) استفاده می‌کنند. بسیاری از این محیط‌های توسعه توسط زبان برنامه نویسی جاوا ساخته شده‌اند. به عنوان مثال، محیط‌های توسعه معروفی همچون Net beans ،Eclipse ،IntelliJ IDEA همگی به زبان جاوا توسعه یافته‌اند. علاوه بر این، جاوا در ساخت بسیاری از نرم‌افزارهای رابط کاربری دسکتاپ نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. در گذشته بیشتر از تکنولوژی‌های AWT و Swing در توسعه نرم‌افزارهای مبتنی بر جاوا استفاده می‌شد، اما امروزه JavaFx از محبوبیت بیشتری در این زمینه برخوردار است.

توسعه بازی ها

کاربردهای زبان برنامه نویسی جاوا به طور گسترده توسط شرکت های سازنده بازی مورد استفاده قرار می گیرد زیرا از قدرتمندترین موتور سه بعدی منبع باز پشتیبانی می کند. این موتور ظرفیت بی نظیری را در زمینه طراحی بازی های سه بعدی فراهم می کند. محبوب ترین بازی های توسعه یافته در جاوا Minecraft است .

کاربردهای زبان برنامه نویسی جاوا Mission impossible III، و غیره. برخی از چارچوب ها و کتابخانه های محبوب برای توسعه بازی در دسترس هستند، مانند – LibGDX و OpenGL.

هوش مصنوعی

جاوا یک زبان برنامه نویسی که از آن برای توسعه انواع مختلف نرم‌افزارها استفاده می‌شود، از جمله نرم‌افزارهای مرتبط با هوش مصنوعی. اینجا چند کاربرد اصلی جاوا در حوزه هوش مصنوعی ذکر می‌شود:

1. سیستم‌های تصمیم‌گیری: جاوا می‌تواند برای پیاده‌سازی الگوریتم‌ها و سیستم‌های تصمیم‌گیری کاربرد داشته باشد. مثلاً، از آن برای ساخت سیستم‌های تصمیم‌گیری هوشمند بر اساس قوانین و داده‌های ورودی استفاده می‌شود.

2. پردازش زبان طبیعی (NLP): جاوا می‌تواند در توسعه سیستم‌های NLP برای تحلیل و پردازش متون طبیعی مورد استفاده قرار گیرد. از جاوا می‌توان برای پیاده‌سازی الگوریتم‌ها و ساختارهای داده‌ای مورد نیاز در این حوزه استفاده کرد.

3. ماشین بینایی: برای پردازش تصاویر و ساخت الگوریتم‌های تشخیص الگوها و اشیاء، جاوا می‌تواند مورد استفاده قرار بگیرد. از کتابخانه‌هایی مانند OpenCV در جاوا برای پیاده‌سازی و توسعه برنامه‌های ماشین بینایی استفاده می‌شود.

4. یادگیری ماشین و یادگیری عمیق: با وجود کتابخانه‌هایی مانند Weka و DL4J، جاوا می‌تواند برای پیاده‌سازی الگوریتم‌ها و مدل‌های یادگیری ماشین و یادگیری عمیق مورد استفاده قرار گیرد.

5. انتقال دانش: جاوا می‌تواند برای پیاده‌سازی سامانه‌هایی که اطلاعات و دانش را جمع‌آوری و به اشتراک می‌گذارند، مورد استفاده قرار بگیرد. این انواع سامانه‌ها از جاوا برای پیاده‌سازی قسمت‌هایی از بک‌اند و رابط‌های برنامه نویسی استفاده می‌کنند.

به طور کلی، جاوا با قابلیت‌های خود در برنامه نویسی شیءگرا، کتابخانه‌های متنوع، و امکانات کامل برای پیاده‌سازی برنامه‌های پیچیده، می‌تواند در انواع مختلف پروژه‌های هوش مصنوعی مورد استفاده قرار گیرد.