Was ist Java? 🤔

Java ist eine weit verbreitete, high-level, klassenbasierte und objektorientierte Programmiersprache sowie eine Computing-Plattform. Sie wurde ursprünglich Mitte der 1990er Jahre von James Gosling bei Sun Microsystems (heute Teil von Oracle) entwickelt. Ein zentrales Designziel von Java war die Plattformunabhängigkeit, zusammengefasst im Slogan "Write Once, Run Anywhere" (WORA). Dies wird durch die Verwendung der Java Virtual Machine (JVM) erreicht: Java-Quellcode wird nicht direkt in Maschinencode für ein spezifisches Betriebssystem übersetzt, sondern in einen plattformunabhängigen Zwischencode, den sogenannten Bytecode.

Dieser Bytecode kann dann auf jeder Plattform ausgeführt werden, für die eine entsprechende JVM verfügbar ist (z.B. Windows, macOS, Linux, Solaris). Die JVM interpretiert den Bytecode oder übersetzt ihn zur Laufzeit mittels Just-in-Time (JIT) Kompilierung in nativen Maschinencode. Java wurde mit dem Ziel entworfen, die Entwicklung robuster, sicherer und netzwerkfähiger Anwendungen zu vereinfachen.

Wichtige Sprachmerkmale

Java zeichnet sich durch eine Reihe von Merkmalen aus, die zu seiner Popularität beigetragen haben:

• Objektorientierung (OOP): Java ist konsequent objektorientiert und unterstützt Kernkonzepte wie Kapselung, Vererbung, Polymorphie und Abstraktion durch Klassen und Interfaces.
• Plattformunabhängigkeit: Dank der JVM und des Bytecodes können Java-Anwendungen auf einer Vielzahl von Betriebssystemen und Hardwarearchitekturen laufen, ohne dass der Quellcode neu kompiliert werden muss.
• Automatische Speicherbereinigung (Garbage Collection): Die JVM übernimmt die automatische Verwaltung des Arbeitsspeichers. Sie identifiziert und gibt Speicherbereiche frei, die nicht mehr benötigt werden, was Entwickler*innen von der manuellen Speicherverwaltung entlastet und typische Fehlerquellen wie Speicherlecks reduziert.
• Starke Typisierung: Java ist eine streng typisierte Sprache. Variablentypen müssen deklariert werden, und Typüberprüfungen erfolgen zur Kompilierzeit, was die Früherkennung von Fehlern unterstützt und die Code-Sicherheit erhöht.
• Umfangreiche Standardbibliothek (Java API): Java bietet eine sehr große Sammlung von vordefinierten Klassen und Schnittstellen (APIs) für eine Vielzahl von Standardaufgaben, darunter Ein-/Ausgabeoperationen, Netzwerkkommunikation, Datenstrukturen, Nebenläufigkeit (Multithreading), grafische Benutzeroberflächen (historisch AWT/Swing, heute z.B. JavaFX) und vieles mehr.
• Sicherheitsmerkmale: Die Java-Plattform wurde mit Blick auf Sicherheit entwickelt und enthält Mechanismen wie eine Sandbox-Umgebung, Bytecode-Verifizierung und einen (optionalen) Security Manager zur Kontrolle von Zugriffsrechten.
• Multithreading: Direkte Unterstützung für die nebenläufige Ausführung von Programmteilen (Threads) ist in die Sprache integriert.
• Kontinuierliche Weiterentwicklung: Java wird aktiv von Oracle und der Community weiterentwickelt, mit regelmäßigen neuen Sprachversionen (aktuell oft halbjährlich) und Long-Term Support (LTS)-Versionen für Unternehmen.

Typische Anwendungsbereiche

Java ist eine äußerst vielseitige Sprache und wird in zahlreichen Domänen eingesetzt:

• Enterprise-Anwendungen: Java ist eine dominierende Sprache für die Entwicklung großer, komplexer serverseitiger Unternehmensanwendungen, Backend-Systeme und Service-orientierter Architekturen (SOA), oft unter Verwendung von Frameworks wie Spring (insbesondere Spring Boot) oder Jakarta EE (Nachfolger von Java EE).
• Android App-Entwicklung: Java war lange Zeit die primäre Sprache für die Entwicklung nativer Android-Apps und wird auch heute noch, neben Kotlin, sehr häufig verwendet.
• Webanwendungen (Backend): Erstellung der serverseitigen Logik für dynamische Webseiten, Web-Services und APIs.
• Big Data: Viele Schlüsseltechnologien im Big-Data-Ökosystem, wie Apache Hadoop, Apache Spark, Apache Kafka und Elasticsearch, sind in Java oder Scala (einer anderen JVM-Sprache) implementiert und bieten native Java-APIs.
• Finanzdienstleistungen: Entwicklung von Handelssystemen, Risikomanagement-Software und Kernbankensystemen, wo Robustheit und Performance wichtig sind.
• Wissenschaft und Forschung: Einsatz in rechenintensiven Simulationen und Datenanalysen.
• Internet der Dinge (IoT): Java (insbesondere spezialisierte Editionen) wird auch für die Entwicklung von Software auf eingebetteten Geräten verwendet.

Java-Plattform (JVM) und Ökosystem

Die Java-Technologie besteht nicht nur aus der Sprache, sondern aus einer ganzen Plattform:

• Java Virtual Machine (JVM): Die Laufzeitumgebung, die den Java-Bytecode ausführt. Sie ist der Schlüssel zur Plattformunabhängigkeit. Es gibt verschiedene JVM-Implementierungen (z.B. HotSpot von Oracle, OpenJ9 von Eclipse).
• Java Runtime Environment (JRE): Enthält die JVM und die notwendigen Bibliotheken (Core APIs) zur Ausführung von Java-Anwendungen. Wird an Endnutzer verteilt.
• Java Development Kit (JDK): Enthält das JRE sowie Werkzeuge für Entwickler*innen, wie den Compiler (`javac`), Debugger (`jdb`), Dokumentationsgenerator (`javadoc`) etc. Wird zur Entwicklung benötigt.

Der vom `javac`-Compiler erzeugte Bytecode ist der maschinenunabhängige Zwischencode. Um Java herum hat sich ein riesiges und sehr reifes Ökosystem entwickelt:

• Build-Werkzeuge: Maven und Gradle sind die Standardwerkzeuge zur Verwaltung von Projektabhängigkeiten und zur Automatisierung des Build-Prozesses.
• IDEs: Hochentwickelte integrierte Entwicklungsumgebungen wie IntelliJ IDEA, Eclipse und NetBeans bieten umfangreiche Unterstützung für Java-Entwicklung.
• Frameworks und Bibliotheken: Eine immense Auswahl an Frameworks (z.B. Spring, Jakarta EE, Hibernate, Apache Struts (historisch)) und Bibliotheken für nahezu jeden Zweck.
• Community: Eine der weltweit größten und aktivsten Entwicklergemeinschaften.