Содержание:

Введение

Двадцать первый век является веком победивших информационных технологий. Современный человек ежедневно пользуется программными продуктами, иногда даже не подозревая об этом.

То, что еще совсем недавно казалось новым и неизведанным, сегодня уже неактуально. Технологии появляются и исчезают с невиданными ранее скоростями.

Человек покоряет космос уже не в околоземном пространстве, а отправляет свои исследовательские мини-станции на Марс, ведет разведку Сатурна, Юпитера и Титана.

Когда-то об этом можно было прочесть только в фантастических книгах. Например, идеи романов Жюль Верна, такие как подводная лодка, стали реальностью в 20-м веке. Настало время реализации самых смелых фантазий современности.

Человек исследует океанское дно с помощью сверхсложной аппаратуры и в онлайн-режиме это могут наблюдать миллионы пользователей Интернета. Глобальная паутина стала всеобъемлющим пространством, которое объединило всё и вся.

Люди из разных уголков нашей планеты свободно общаются в режиме реального времени друг с другом, обмениваются фото-, видеозаписями, мнениями, обсуждают насущные вопросы.

Стали доступны устройства, позволяющие подключиться к бесконечному потоку океана информации практически из любой точки мира.

Сегодня информационные технологии задействованы везде: в промышленности, в авиатранспорте, ж/д транспорте, науке, образовании, социальных структурах, государственном управлении, экономике и культуре.

Даже церковь не гнушается пользоваться дарами 21 века – века информационных технологий и с удовольствием проповедует через Интернет, вне зависимости от того христианство, ислам или буддизм несет она людям.

Покупки онлайн, работа через интернет, дистанционное обучение, видеоконференции, вебинары, электронные записи к врачу и заявления в полицию — все это стало давно уже привычными вещами.

Современному человеку невозможно представить жизнь без информационных технологий.

Но что лежит за всем этим? Как все началось? И к чему приведет человечество дальнейшее «оцифровывание» своей жизни?

Цель это курсовой работы — попытаться дать ответ на эти вопросы, заглянув в прошлое двух языков программирования, на которых написана немалая часть этих проектов.

Глава.1 История развития языка C++.

1.1.Общая информация.

C++ (читается си-плюс-плюс) — компилируемый, статически типизированный язык программирования общего назначения.

Поддерживает такие парадигмы программирования, как процедурное программирование, объектно-ориентированное программирование, обобщённое программирование. Язык имеет богатую стандартную библиотеку, которая включает в себя распространённые контейнеры и алгоритмы, ввод-вывод, регулярные выражения, поддержку многопоточности и другие возможности. C++ сочетает свойства как высокоуровневых, так и низкоуровневых языков. В сравнении с его предшественником — языком C, — наибольшее внимание уделено поддержке объектно-ориентированного и обобщённого программирования.

C++ широко используется для разработки программного обеспечения, являясь одним из самых популярных языков программирования. Область его применения включает создание операционных систем, разнообразных прикладных программ, драйверов устройств, приложений для встраиваемых систем, высокопроизводительных серверов, а также развлекательных приложений (игр). Существует множество реализаций языка C++, как бесплатных, так и коммерческих и для различных платформ. Например, на платформе x86 это GCC, Visual C++, Intel C++ Compiler, Embarcadero (Borland) C++ Builder и другие. C++ оказал огромное влияние на другие языки программирования, в первую очередь на Java и C#.

Синтаксис C++ унаследован от языка C. Одним из принципов разработки было сохранение совместимости с C. Тем не менее, C++ не является в строгом смысле надмножеством C; множество программ, которые могут одинаково успешно транслироваться как компиляторами C, так и компиляторами C++, довольно велико, но не включает все возможные программы на C

История названия.

Название C++ происходит от языка программирования C, в котором унарный оператор ++ обозначает увеличение значения переменной на 1. Сначала этот язык носил имя «С с классами», затем стал называться C++. После буквы С добавлено именно два плюса, потому что один образует синтаксическую ошибку в языке С.

Язык также не был назван D, поскольку «является расширением C и не пытается устранять проблемы путём удаления элементов C».

Создание.

Язык возник в начале 1980-х годов, когда сотрудник фирмы Bell Labs Бьёрн Страуструп придумал ряд усовершенствований к языку C под собственные нужды. Когда в конце 1970-х годов Страуструп начал работать в Bell Labs над задачами теории очередей (в приложении к моделированию телефонных вызовов), он обнаружил, что попытки применения существующих в то время языков моделирования оказываются неэффективными, а применение высокоэффективных машинных языков слишком сложно из-за их ограниченной выразительности. Так, язык Симула имеет такие возможности, которые были бы очень полезны для разработки большого программного обеспечения, но работает слишком медленно, а язык BCPL достаточно быстр, но слишком близок к языкам низкого уровня и не подходит для разработки большого программного обеспечения.

Вспомнив опыт своей диссертации, Страуструп решил дополнить язык C (преемник BCPL) возможностями, имеющимися в языке Симула. Язык C, будучи базовым языком системы UNIX, на которой работали компьютеры Bell, является быстрым, многофункциональным и переносимым. Страуструп добавил к нему возможность работы с классами и объектами. В результате практические задачи моделирования оказались доступными для решения как с точки зрения времени разработки (благодаря использованию Симула-подобных классов), так и с точки зрения времени вычислений (благодаря быстродействию C). В первую очередь в C были добавлены классы (с инкапсуляцией), наследование классов, строгая проверка типов, inline-функции и аргументы по умолчанию. Ранние версии языка, первоначально именовавшегося «C with classes» («Си с классами»), стали доступны с 1980 года.

Разрабатывая C с классами, Страуструп написал программу cfront — транслятор, перерабатывающий исходный код C с классами в исходный код простого C. Это позволило работать над новым языком и использовать его на практике, применяя уже имеющуюся в UNIX инфраструктуру для разработки на C. Новый язык, неожиданно для автора, приобрёл большую популярность среди коллег, и вскоре Страуструп уже не мог лично поддерживать его, отвечая на тысячи вопросов.

К 1983 году в язык были добавлены новые возможности, такие как виртуальные функции, перегрузка функций и операторов, ссылки, константы, пользовательский контроль над управлением свободной памятью, улучшенная проверка типов и новый стиль комментариев (через символы „//“). Получившийся язык уже перестал быть просто дополненной версией классического C и был переименован из «C с классами» в «C++». Его первый коммерческий выпуск состоялся в октябре 1985 года.

До начала официальной стандартизации язык развивался в основном силами Страуструпа в ответ на запросы программистского сообщества. Функцию стандартных описаний языка выполняли написанные Страуструпом печатные работы по C++ (описание языка, справочное руководство и так далее). Лишь в 1998 году был ратифицирован международный стандарт языка C++: ISO/IEC 14882:1998 «Standard for the C++ Programming Language»; после принятия технических исправлений к стандарту в 2003 году — следующая версия этого стандарта — ISO/IEC 14882:2003.

Развитие и стандартизация языка.

В 1985 году вышло первое издание «Языка программирования C++», являющимся первым описанием этого языка, что было чрезвычайно важно из-за отсутствия официального стандарта. В 1989 году состоялся выход C++ версии 2.0. Его новые возможности включали множественное наследование, абстрактные классы, статические функции-члены, функции-константы и защищённые члены. В 1990 году вышло «Комментированное справочное руководство по C++», положенное впоследствии в основу стандарта. Последние обновления включали шаблоны, исключения, пространства имён, новые способы приведения типов и булевский тип.

Стандартная библиотека C++ также развивалась вместе с языком. Первым добавлением к стандартной библиотеке C++ стали потоки ввода-вывода, обеспечивающие средства для замены традиционных функций C: printf (вывод на экран) и scanf (ввод информации через стандартный терминал). Позднее самым значительным развитием стандартной библиотеки стало включение в неё Стандартной библиотеки шаблонов.

В 1998 году был опубликован стандарт языка ISO/IEC 14882:1998 (известный как «C++ 98»), разработанный комитетом по стандартизации C++ (ISO/IEC JTC1/SC22/WG21 working group). Стандарт C++ не описывает способы именования объектов, некоторые детали обработки исключений и другие возможности, связанные с деталями реализации, что делает несовместимым объектный код, созданный различными компиляторами. Однако для этого третьими лицами создано множество стандартов для конкретных архитектур и операционных систем.

В 2003 году был опубликован стандарт языка ISO/IEC 14882:2003, где были исправлены выявленные ошибки и недочёты предыдущей версии стандарта.

В 2005 году был выпущен отчёт Library Technical Report 1 (кратко называемый TR1). Не являясь официально частью стандарта, отчёт описывает расширения стандартной библиотеки, которые, как ожидалось авторами, должны быть включены в следующую версию языка C++. Степень поддержки TR1 улучшается почти во всех поддерживаемых компиляторах языка C++.

С 2009 года велась работа по обновлению предыдущего стандарта, предварительной версией нового стандарта сперва был C++09, спустя год C++ 0x, а еще через год — C++11, куда были включены дополнения ядра языка и расширение стандартной библиотеки, в том числе улучшающие совместимость с TR1.

C++ продолжает развиваться, чтобы отвечать современным требованиям. Одна из групп, разрабатывающих язык C++ и направляющих комитету по стандартизации C++ предложения по его улучшению — это Boost, которая занимается, в том числе, совершенствованием возможностей языка путём добавления в него особенностей метапрограммирования.

Никто не обладает правами на язык C++, он является свободным. Однако сам документ стандарта языка (за исключением черновиков) не доступен бесплатно. В рамках процесса стандартизации ISO выпускает несколько видов изданий. В частности, технические доклады и технические характеристики публикуются, когда «видно будущее, но нет немедленной возможности соглашения для публикации международного стандарта». До 2011 года не было опубликовано три технических отчёта по C++: TR 19768: 2007 (также известный как C++, Технический отчёт 1) для расширений библиотеки в основном интегрирован в C++11, TR 29124: 2010 для специальных математических функций, и TR 24733: 2011 для десятичной арифметики с плавающей точкой. Техническая спецификация DTS 18822:. 2 014 (по файловой системе) была утверждена в начале 2015 года, и остальные технические характеристики находятся в стадии разработки и ожидают одобрения.

В марте 2016 года в России была создана рабочая группа РГ21 С++. Группа была организована для сбора предложений к стандарту C++, отправки их в комитет и защиты на общих собраниях Международной организации по стандартизации (ISO).

Философия языка C++.

В книге «Дизайн и эволюция C++». Бьёрн Страуструп описывает принципы, которых он придерживался при проектировании C++. Эти принципы объясняют, почему C++ именно такой, какой он есть. Некоторые из них:

• Получить универсальный язык со статическими типами данных, эффективностью и переносимостью языка C.
• Непосредственно и всесторонне поддерживать множество стилей программирования, в том числе процедурное программирование, абстракцию данных, объектно-ориентированное программирование и обобщённое программирование.
• Дать программисту свободу выбора, даже если это даст ему возможность выбирать неправильно.
• Максимально сохранить совместимость с C, тем самым делая возможным лёгкий переход от программирования на C.
• Избежать разночтений между C и C++: любая конструкция, допустимая в обоих языках, должна в каждом из них обозначать одно и то же и приводить к одному и тому же поведению программы.
• Избегать особенностей, которые зависят от платформы или не являются универсальными.
• «Не платить за то, что не используется» — никакое языковое средство не должно приводить к снижению производительности программ, не использующих его.
• Не требовать слишком усложнённой среды программирования.

Общие направления развития C++.

По мнению автора языка Бьёрна Страуструпа, говоря о дальнейшем развитии и перспективах языка, можно выделить следующее:

• В основном дальнейшее развитие языка будет идти по пути внесения дополнений в стандартную библиотеку. Одним из основных источников этих дополнений является известная библиотека boost.
• Изменения в ядре языка не должны приводить к снижению уже достигнутой эффективности C++. С точки зрения Страуструпа, предпочтительнее внесение в ядро нескольких серьёзных больших изменений, чем множества мелких правок.
• Базовыми направлениями развития C++ на ближайшее время является расширение возможностей и доработка средств обобщённого программирования, стандартизация механизмов параллельной обработки, а также доработка средств безопасного программирования, таких как различные проверки и безопасные преобразования типов, проверка условий и так далее.
• В целом C++ спроектирован и развивается как мультипарадигменный язык, впитывающий в себя различные методы и технологии программирования, но реализующий их на платформе, обеспечивающей высокую техническую эффективность. Поэтому в будущем не исключено добавление в язык средств функционального программирования, автоматической сборки мусора и других отсутствующих в нём сейчас механизмов. Но в любом случае это будет делаться на имеющейся платформе высокоэффективного компилируемого языка.
• Хотя формально одним из принципов C++ остаётся сохранение совместимости с языком C, фактически группы по стандартизации этих языков не взаимодействуют, а вносимые ими изменения не только не коррелируют, но и нередко принципиально противоречат друг другу идеологически. Так, элементы, которые новые стандарты C добавляют в ядро, в стандарте C++ являются элементами стандартной библиотеки и в ядре вообще отсутствуют, например, динамические массивы, массивы с фиксированными границами, средства параллельной обработки. Как считает Страуструп, объединение разработки этих двух языков принесло бы большую пользу, но оно вряд ли возможно по политическим соображениям. Так что практическая совместимость между C и C++ постепенно будет утрачиваться.

Влияние и альтернативы

Неоднократно предпринимались попытки предложить альтернативы C++, как для прикладного, так и для низкоуровневого программирования (не заявляемые как «универсально применимые» языки).

Одной из первых альтернатив в прикладном программировании стал язык Java, разработанный Sun, который часто ошибочно считают прямым потомком C++. На деле в Java от C++ нет ничего, кроме синтаксиса — семантика Java унаследована от языка Модула-2, и основы семантики C++ (такие как система типов, основанная на адресной арифметике, ручное управление памятью, умышленный отказ от фундаментального принципа ООП «всё — объект», и др.) в Java не прослеживаются. Семантика отдельных операторов также отличается: например, безусловный переход в Java отсутствует, а ключевое слово goto использовано для финализации (разновидности условного перехода). Кроме того, элементы семантики Си, унаследованные из Lisp (такие как функции высших порядков и функции с неограниченным числом аргументов), в Java отсутствуют. Нет в Java и макроопределений времени компиляции. Всё это заметно меняет идеологию программирования на языке (хотя и сохраняет её в рамках общей идеологии потомков Алгола). Для улучшения конъюнктуры создатели Java выбрали синтаксис C++ и поощрили их сравнение в печати. Учитывая всё это, а также генеалогию языков (Модула-2 является потомком Симулы, как и C++, но им не является Си), Java правильнее называть «троюродным племянником» C++, нежели «наследником». По тому же пути пошла компания Microsoft, предложив язык C#.

После того, как было получено общественное признание Java и C#, были произведены попытки совмещения безопасности и скорости разработки, характерных для Java и C#, с эффективностью C++ — так появился язык D и диалект Managed C++, не получившие широкого признания. Одновременно с развитием Алголовского направления, сторонники функционального программирования и рефлексивного метапрограммирования предприняли попытку совместить модель типизации Хиндли-Милнера и макро-подмножество Common Lisp с языком C#, создав язык Nemerle. Его также зачастую стали рассматривать как «конкурент C++», что способствовало росту популярности функционального программирования и рефлексивного метапрограммирования и побудило Microsoft дополнить базовый комплект своей среды разботки для C++ и C# (Visual Studio) компилятором языка F# — диалекта ML, адаптированного для совместимости с C#. Резонно полагать, что те же цели преследовали разработчики языков Scala и JavaScript — гибридных функционально-объектно-ориентированных языков, также унаследовавших синтаксис C++, но ориентированных на совместимость с Java.

Старейшим конкурентом C++ в задачах низкого уровня является Objective-C, совмещающий Си с объектной моделью Smalltalk. Из-за их соперничества долгое время полагалось, что эффективность и низкоуровневые возможности Си могут использоваться в сложно структурированных высокоуровневых задачах только посредством облачения их в ту или иную объектную модель. Однако, накопленные за многие годы достижения в сфере функционального программирования позволили предложить альтернативный путь развития языка Си — совмещение его не с объектно-ориентированным, а с аппликативным программированием, то есть улучшение абстракции, строгости и модульности низкоуровневых программ посредством обеспечения не инкапсуляции изменяемого состояния, а наоборот, предсказуемости поведения и ссылочной прозрачности. Примерами работ в этом русле служат языки BitC, Cyclone и Limbo. Хотя есть и успешные попытки применения ФП в задачах реального времени без интеграции со средствами Си, всё же на данный момент в низкоуровневой разработке применение в той или иной мере средств Си имеет лучшее соотношение трудоёмкости с результативностью. Много усилий было приложено разработчиками Python и Lua для обеспечения использования этих языков программистами на C++, так что из всех языков, достаточно тесно связанных с функциональным программированием, именно они чаще всего отмечаются в совместном использовании с C++ в одном проекте. Наиболее значимыми точками соприкосновения C++ с функциональным программированием можно считать привязки разработанных на C++ библиотек wxWidgets и Qt с характерной для C++ идеологией к языкам Lisp, Haskell и Python (в большинстве случаев привязки к функциональным языкам делают для библиотек, написанных на Си или на других функциональных языках).

Попыткой создать промышленную замену C/C++ стал разработанный в корпорации Google в 2009 году язык программирования Go. Авторы языка прямо указывают, что мотивом для его создания были недостатки процесса разработки, вызванные особенностями языков Си и C++. Дизайн создавался из чисто практических соображений, без априорных теоретических установок. Результатом стал компактный, несложный по структуре императивный язык, унаследовавший синтаксис Си и имеющий, подобно C++, статическую типизацию и строгий контроль типов. В остальном же Go почти противоположен C++: система модулей и пакетов без использования препроцессора и включения заголовочных файлов, автоматическое управление памятью, минимум функциональных черт (функции-значения, замыкания), очень экономно построенная ООП-подсистема без поддержки даже единичного наследования реализации, но с интерфейсами и утиной типизацией, простая и мощная система параллельного исполнения, основанная на сопрограммах и каналах. При всём этом язык позиционируется именно как замена C++, то есть, в первую очередь, средство групповой разработки высокоэффективных вычислительных систем большой сложности, в том числе распределённых, допускающее, при необходимости, низкоуровневое программирование.

Прямой потомок C++ на данный момент лишь один — язык D.

С++ возник в начале 1980-х годов. Бьёрн Страуструп, сотрудник фирмы Bell Laboratories, усовершенствовал язык С под свои нужды. То есть, изначально создание нового языка он не планировал. Но в конце 70-х годов программист начал работать над задачами теории очередей (в моделировании телефонных вызовов), он обнаружил, что попытки применения действующих тогда языков моделирования, таких, как Симула и BCPL, оказываются неэффективными, а применение высокоэффективных машинных языков слишком сложно. Так, язык Симула имеет полезные для разработки большого программного обеспечения возможности, но все работает чересчур медленно, а язык BCPL достаточно быстр, но сильно близок к низкоуровневым языкам, он не подходит для разработки больших программ.

По объяснению Страуструпа, для создания нового языка программирования самой лучшей основой послужил язык С, так как он универсален, прост, переносим, быстр и функционален в исполнении многих задач, стыкуется со средой программирования UNIX. Страуструп добавил к С возможность работы с типами данных (классами) и объектами. Благодаря быстродействию С практические задачи моделирования оказались доступными для решения по времени разработки и вычислений. В первую очередь в C были добавлены типы данных, их наследование, проверка типов и аргументы по умолчанию. Первые версии языка, изначально называвшегося Си с классами, стали доступны с 1980 года. Затем Страуструп создал компилятор cfront, который перерабатывал код С++ в код простого С, что позволило сразу применять его на практике.

Язык стал невероятно популярен. К 1983 году в него были добавлены различные константы, виртуальные функции, ссылки, перегрузка функций и операторов, контроль пользователя над управлением свободной памятью, улучшенная проверка типов и новый стиль комментариев //. В 1985 году вышло издание Языка программирования C++, это было первое описание языка, что из-за отсутствия официального стандарта было очень важно. В 1989 году состоялся выход второй версии C с новыми возможностями наследования, функциями и классами. В 1998 году был утвержден международный стандарт языка C++. Он является свободным, никто не обладает правом на владение им.

Стандарт C++ состоит из двух основных частей: описание стандартного сборника подпрограмм или объектов, используемых для разработки программ, и описание ядра языка. Кроме того, существует огромное количество нестандартных библиотек C++ . В программах на C++ можно использовать многие библиотеки C.

Нововведениями C++ в сравнении с C являются:

- поддержка объектно-ориентированного программирования;

- поддержка обобщённого программирования;

- новые типы данных;

- исключения - реакции программы на ошибки;

- пространства имён (хранилища для группировки уникальных идентификаторов);

- встраиваемые функции;

- перегрузка операторов (существования в одной области видимости нескольких различных вариантов применения оператора);

- перегрузка имён функций;

- ссылки и операторы управления свободно распределяемой памятью;

- дополнения к стандартной библиотеке.

Также часто сравниваются Java и C++ как языки, которые унаследовали синтаксис Си, несмотря на большие различия на всех уровнях. Java используется в конкретном секторе промышленности: безопасный язык с низким порогом вхождения для разработки прикладных приложений широкого рынка с высокими показателями адаптации к другой среде. С++ претендует на универсальное применение во всех задачах для всех категорий программистов, но не удовлетворяет в полной мере требованиям ни одной из заявленных сфер применимости. Базовая библиотека С++ в сравнении с Java имеет меньше ресурсов, но предоставляет свободу выбора сторонних библиотек.

Дальнейшее развитие языка будет идти путем дополнения в существующие стандартные библиотеки. Планом развития С++ на будущее является расширение обобщенного программирования.

Глава.2 История развития языка Java.

2.1.Общая информация.

Java — сильно типизированный объектно-ориентированный язык программирования, разработанный компанией Sun Microsystems (в последующем приобретённой компанией Oracle). Приложения Java обычно транслируются в специальный байт-код, поэтому они могут работать на любой компьютерной архитектуре, с помощью виртуальной Java-машины. Дата официального выпуска — 23 мая 1995 года.

Происхождение названия.

Изначально язык назывался Oak («Дуб»), разрабатывался Джеймсом Гослингом для программирования бытовых электронных устройств. Впоследствии он был переименован в Java и стал использоваться для написания клиентских приложений и серверного программного обеспечения. Назван в честь марки кофе Java, которая, в свою очередь, получила наименование одноимённого острова (Ява), поэтому на официальной эмблеме языка изображена чашка с горячим кофе. Существует и другая версия происхождения названия языка, связанная с аллюзией на кофе-машину как пример бытового устройства, для программирования которого изначально язык создавался. В соответствии с этимологией в русскоязычной литературе с конца двадцатого и до первых лет двадцать первого века название языка нередко переводилось как Ява, а не транскрибировалось, как это стало общепринятым позднее.

Создание.

В декабре 1990 года компания Sun создала рабочую группу для разработки новой технологии, куда вошел Патрик Нотон. Однако ему показалось, что возможностей C++ и С API не хватит для выполнения этой задачи.

Поэтому Патрик Нотон начал проект под названием Stealth Project, чтобы найти решение проблемы.

Позже к нему присоединились Джеймс Гослинг и Майк Шеридан, и проект получил название Green Project. Когда стало понятно, что у проекта – большие перспективы, они пригласили еще 10 человек и начали работать в офисе на Сэнд Хилл Роуд (Калифорния). Компания Sun поддержала начинание, предположив, что оно ознаменует «новую волну» в отрасли информационных технологий.

Команда вскоре задумалась о том, чтобы усовершенствовать язык С++. Однако он оказался избыточным и слишком ресурсоемким, чтобы на его базе создать язык, удовлетворяющий поставленным требованиям:

• Поддержка объектно-ориентированной парадигмы;
• Возможность запуска одной и той же программы на разных операционных системах;
• Встроенные механизмы для работы с компьютерных сетей;
• Обеспечение безопасности удаленного исполнения программ;
• Использование преимуществ других объектно-ориентированных языков программирования.

Однако, в 1993 рынки интерактивного телевидения и PDA пошли на убыль. В то время бурно развивался Интернет и сети. Так что Sun сдвинула целевой рынок в сторону Интернет-приложений и заменила название проекта на Java.

В 1994 Sun выпустила браузер HotJava. Он был написан на Java всего за несколько месяцев, что показало мощность апплетов, программ которые работают в пределах браузера, а также продемонстрировало скорость разработки программ на новом языке.

Основные особенности языка

Программы на Java транслируются в байт-код Java, выполняемый виртуальной машиной Java (JVM) — программой, обрабатывающей байтовый код и передающей инструкции оборудованию как интерпретатор.

Достоинством подобного способа выполнения программ является полная независимость байт-кода от операционной системы и оборудования, что позволяет выполнять Java-приложения на любом устройстве, для которого существует соответствующая виртуальная машина. Слоган рекламной кампании Java - «Напиши один раз, запускай везде». Другой важной особенностью технологии Java является гибкая система безопасности, в рамках которой исполнение программы полностью контролируется виртуальной машиной. Любые операции, которые превышают установленные полномочия программы (например, попытка несанкционированного доступа к данным или соединения с другим компьютером), вызывают немедленное прерывание.

Часто к недостаткам концепции виртуальной машины относят снижение производительности. Ряд усовершенствований несколько увеличил скорость выполнения программ на Java:

• применение технологии трансляции байт-кода в машинный код непосредственно во время работы программы (Just In Time компиляция, или JIT) с возможностью сохранения версий класса в машинном коде,
• широкое использование платформенно-ориентированного кода («нативного» кода) в стандартных библиотеках,
• аппаратные средства, обеспечивающие ускоренную обработку байт-кода (например, технология Jazelle, поддерживаемая некоторыми процессорами архитектуры ARM).

По данным сайта shootout.alioth.debian.org, для семи разных задач время выполнения на Java составляет в среднем в полтора-два раза больше, чем для C/C++, в некоторых случаях Java быстрее, а в отдельных случаях в 7 раз медленнее. С другой стороны, для большинства из них потребление памяти Java-машиной было в 10—30 раз больше, чем программой на C/C++. Также примечательно исследование, проведённое компанией Google, согласно которому отмечается существенно более низкая производительность и бо́льшее потребление памяти в тестовых примерах на Java в сравнении с аналогичными программами на C++. Такова расплата за удобство разработки и кроссплатформенность.

Идеи, заложенные в концепцию и различные реализации среды виртуальной машины Java, вдохновили множество энтузиастов на расширение перечня языков, которые могли бы быть использованы для создания программ, исполняемых на виртуальной машине. Эти идеи нашли также выражение в спецификации общеязыковой инфраструктуры CLI, заложенной в основу платформы .NET компанией Microsoft.

Хронология развития Java.

• Июнь 1991 г. — Гослинг начинает работу над интерпретатором Oak, который через несколько лет (при поисках торговой марки) переименован в Java.
• 19 августа 1991 г. — Коллектив разработчиков Green демонстрирует идеи базового пользовательского интерфейса и графическую систему сооснователям компании Sun Скотту Макнили и Биллу Джою.
• 17 октября 1991 г. — Шеридан и Нотон присваивают конструкторской философии своего коллектива девиз «1st Person», который со временем становится названием компании.
• 17 ноября 1991 г. — Офис проекта Green снова подключается к главной сети компании Sun линией на 56 Кбит/с
• 1 марта 1992 г. — К проекту Green присоединяется Джонатан Пейн, который позднее участвует в написании браузера HotJava.
• Лето 1992 г. — Интенсивная деятельность по доработке Oak, Green OS, пользовательского интерфейса, аппаратуры Star7 и соответствующих компонентов.
• 4 сентября 1992 г. — Завершена разработка устройства Star7; оно продемонстрировано Джою и Макнили.
• 1 октября 1992 г. — Из компании SunLabs переходит Уэйн Розинг, принимающий на себя руководство коллективом.
• 1 ноября 1992 г. — Организована корпорация FirstPerson.
• 15 января 1993 г. — Коллектив переезжает в Пало Альто в здание, где раньше находилась лаборатория Western Research Lab компании DEC и была основана исходная группа Hamilton Group (она же OSF).
• 15 марта 1993 г. — После ознакомления с результатами испытаний кабельного интерактивного телевидения, проведенных компанией Time Warner, корпорация FirstPerson сосредотачивается на этой тематике.
• Апрель 1993 г. — Выпуск первого графического браузера для Internet — Mosaic 1.0, разработанного в центре NCSA.
• 14 июня 1993 г. — Компания Time Warner продолжает проводить свои испытания интерактивного кабельного ТВ с компанией SGI, несмотря на признанное превосходство технологии компании Sun и уверения, что Sun выиграла эту сделку.
• Лето 1993 г. — Нотон пролетает 300 тысяч миль, продавая Oak всем, занимающимся бытовой электроникой и интерактивным телевидением; тем временем темп, с которой люди получают доступ к Internet, головокружительно нарастает.
• Август 1993 г. — Через несколько месяцев многообещающих переговоров с компанией 3DO относительно разработки ОС для приставок, президент 3DO Трип Хокинс предлагает купить технологию. Макнили отказывается, и сделка срывается.
• Сентябрь 1993 г. — К коллективу присоединяется Артур Ван Хофф, поначалу — чтобы создать среду разработки приложений, предназначенных для интерактивного телевидения, а потом разрабатывающий, главным образом, сам язык.
• 7 декабря 1993 г. — Экспертиза операций на высоком уровне в FirstPerson обнаруживает, что эта группа не имеет реальных партнеров или маркетинговой стратегии и неясно представляет себе дату выпуска.
• 8 февраля 1994 г. — Отменено публичное заявление компании FirstPerson о выпуске, которое должно было состояться на конференции Technology, Entertainment and Design (TED).
• 17 февраля 1994 г. — Исполнительным лицам компании Sun для разносторонней экспертизы представлен альтернативный бизнес-план корпорации FirstPerson по разработке мультимедийной платформы для CD-ROM и онлайновой работы.
• 25 апреля 1994 г. — Создана компания Sun Interactive; в нее переходит половина сотрудников FirstPerson.
• Июнь 1994 г. — Начат проект Liveoak, нацеленный Биллом Джоем на использование Oak в крупном проекте небольшой операционной системы.
• Июль 1994 г. — Нотон ограничивает область применения проекта Liveoak, просто переориентировав Oak на Internet.
• 16 сентября 1994 г. — Пейн и Нотон начинают писать WebRunner – браузер-аналог Mosaic, позднее переименованный в HotJava.
• 29 сентября 1994 г. — Прототип HotJava впервые продемонстрирован исполнительным лицам компании Sun.
• 11 октября 1994 г. — Нотон уходит в компанию Starwave.
• Осень 1994 г. — Ван Хофф реализует компилятор Java на языке Java. Ранее Гослинг реализовывал его на языке С.
• 23 мая 1995 г. — Компания Sun официально представляет Java и HotJava на выставке SunWorld '95.
• 23 мая 1995 г. – Netscape объявляет о намерении использовать Java при разработке браузера Netscape.
• 21 сентября, 1995 г. – В Нью-Йорке проходит конференция по Java-разработке
• 25 Сентября, 1995 г. – Sun объявляет о расширенном сотрудничестве с Toshiba.
• 26 Сентября, 1995 г. – Sun анонсирует пакет инструментов для разработки с использованием Java-технологий
• 30 Октября, 1995 г. – На Internet World Conference в Бостоне компании Lotus Development Corp., Intuit Inc., Borland International Inc., Macromedia Inc. и Spyglass Inc. объявляют о намерении лицензировать Java.
• 4 декабря, 1995 г. – Sun, Netscape и Silicon Graphics создают альянс для разработке инструментария для интернета.
• 4 декабря, 1995 г. – Borland, Mitsubishi Electronics, Sybase и Symatec объявляют о планах лицензировать Java.
• 6 декабря, 1995 г. – IBM и Adobe объявляют о планах лицензировать Java.
• 7 декабря, 1995 г. – Microsoft объявляет о планах лицензировать Java.
• 23 января, 1996 г. – релиз JDK 1.0

Классификация платформ Java.

Внутри Java существует несколько основных семейств технологий:

• Java SE — Java Standard Edition, основное издание Java, содержит компиляторы, API, Java Runtime Environment; подходит для создания пользовательских приложений, в первую очередь — для настольных систем.
• Java EE — Java Enterprise Edition, представляет собой набор спецификаций для создания программного обеспечения уровня предприятия.
• Java ME — Java Micro Edition, создана для использования в устройствах, ограниченных по вычислительной мощности, например, в мобильных телефонах, КПК, встроенных системах;
• Java Card — технология предоставляет безопасную среду для приложений, работающих на смарт-картах и других устройствах с очень ограниченным объёмом памяти и возможностями обработки.

Каждая платформа включает в себя:

• язык программирования;

• набор служебных программ (JVM, JRE, JDK и т.п.);

• набор библиотек;

Java Virtual Machine (JVM) представляет собой программу, имитирующую работу некоторой гипотетической Java-машины.

Java Runtime Environment (JRE) представляет собой минимальный набор средств, необходимых для запуска Java-программ. Основу JRE составляют виртуальная машина Java и набор стандартных библиотек.

Java Development Kit (JDK) представляет собой набор средств, используемых в процессе разработки Java-программ: компилятор, отладчик, средства для автоматической генерации документации, комплект примеров и т.п. JDK работает с уже готовыми текстами программ и не содержит какого-либо редактора.

Интегрированные среды разработки (Eclipse, Netbeans, JBuilder и т.п.) для компиляции программ используют внешний JDK.

Java и Android

Язык Java активно используется для создания мобильных приложений под операционную систему Android. При этом программы компилируются в нестандартный байт-код, для использования их виртуальной машиной Dalvik (начиная с Android 5.0 Lollipop виртуальная машина заменена на ART). Для такой компиляции используется дополнительный инструмент, а именно Android SDK (Software Development Kit), разработанный компанией Google.

Разработку приложений можно вести в среде Android Studio, NetBeans, в среде Eclipse, используя при этом плагин Android Development Tools (ADT), или в IntelliJ IDEA. Версия JDK при этом должна быть 5.0 или выше.

Заключение

В данной курсовой работе были рассмотрены истории создания языков C++ и Java. Как и многие другие направления информационных технологий, эти языки стремятся к снижению порога входа и общему упрощению кода. В настоящее время ценится возможность быстро разрабатывать и легко рефакторить код, пусть даже и ценой потери производительности. Стоимость аппаратного обеспечения ниже, чем стоимость человеко-часов разработки.

Оба языка прочно заняли свои ниши, и несмотря на высокую конкуренцию со стороны языков так называемого «сверхвысокого уровня» (таких, как Ruby, Scala, Kotlin, Swift), постоянно развиваются и привлекают молодые поколения разработчиков.

Использованная литература

• Бьёрн Страуструп. Язык программирования C++ = The C++ Programming Language / Пер. с англ. — 3-е изд. — СПб.; М.: Невский диалект — Бином, 1999. — 991 с. — 3000 экз. — ISBN 5-7940-0031-7 (Невский диалект), ISBN 5-7989-0127-0 (Бином), ISBN 0-201-88954-4 (англ.).
• Бьёрн Страуструп. Язык программирования C++. Специальное издание = The C++ programming language. Special edition. — М.: Бином-Пресс, 2007. — 1104 с. — ISBN 5-7989-0223-4.
• Бьёрн Страуструп. Программирование: принципы и практика использования C++, исправленное издание = Programming: Principles and Practice Using C++. — М.: Вильямс, 2011. — С. 1248. — ISBN 978-5-8459-1705-8.
• Бьёрн Страуструп. Дизайн и эволюция C++ = The Design and Evolution of C++. — СПб.: Питер, 2007. — 445 с. — ISBN 5-469-01217-4.
• Сиддхартха Рао. Освой самостоятельно C++ за 21 день, 7-е издание (C++11) = Sams Teach Yourself C++ in One Hour a Day, 7th Edition. — М.: «Вильямс», 2013. — 688 с. — ISBN 978-5-8459-1825-3.
• Стефенс Д. Р. C++. Сборник рецептов. — КУДИЦ-ПРЕСС, 2007. — 624 с. — ISBN 5-91136-030-6.
• Стивен Прата. Язык программирования C++ (C++11). Лекции и упражнения = C++ Primer Plus, 6th Edition (Developer’s Library). — 6-е изд. — М.: Вильямс, 2012. — 1248 с. — ISBN 978-5-8459-1778-2.
• Айвор Хортон. Visual C++ 2010: полный курс = Ivor Horton’s Beginning Visual C++ 2010. — М.: Диалектика, 2010. — С. 1216. — ISBN 978-5-8459-1698-3.
• Герберт Шилдт. Полный справочник по C++ = C++: The Complete Reference. — 4-е изд. — М.: Вильямс, 2011. — С. 800. — ISBN 978-5-8459-0489-8.
• Герберт Шилдт. Теория и практика C++ = Shildt's Expert C++. — СПб.: BHV — Санкт-Петербург, 1996. — ISBN 0-07-882209-2, 5-7791-0029-2.
• P.J. Plauger. Programming Language Guessing Games - If C++ is the Answer, what’s the question? // Dr. Dobb's Journal. — Октябрь, 1993.
• The Unix-Haters Handbook. — International Data Group[en], 1994.
• Ian Joyner. A Critique of C++ and Programming and Language Trends of the 1990s - 3rd Edition. // копирайт и список изданий. — 1996.
• Скотт Мейерс. Эффективный и современный C++: 42 рекомендации по использованию C++11 и C++14 = Effective Modern C++: 42 Specific Ways to Improve Your Use of C++11 and C++14 / Пер. с англ. — Вильямс, 2016. — 304 с. — ISBN 978-5-8459-2000-3.
• Herbert Schildt. C++ The Complete Reference Third Edition. — Osborne McGraw-Hill, 1998. — ISBN 978-0-07-882476-0.
• Герберт Шилдт. Java 8. Полное руководство, 9-е издание = Java 8. The Complete Reference, 9th Edition. — М.: «Вильямс», 2015. — 1376 с. — ISBN 978-5-8459-1918-2.
• Кей С. Хорстманн. Java SE 8. Вводный курс = Java SE 8 for the Really Impatient. — М.: «Вильямс», 2014. — 208 с. — ISBN 978-5-8459-1900-7.
• Фрэд Лонг, Дхрув Мохиндра, Роберт С. Сикорд, Дин Ф. Сазерленд, Дэвид Свобода. Руководство для программиста на Java: 75 рекомендаций по написанию надежных и защищённых программ = Java Coding Guidelines: 75 Recommendations for Reliable and Secure Programs. — М.: «Вильямс», 2014. — 256 с. — ISBN 978-5-8459-1897-0.
• Кей С. Хорстманн, Гари Корнелл. Java. Библиотека профессионала, том 1. Основы. 9-е издание = Core Java, Volume I: Fundamentals (9th Edition). — М.: «Вильямс», 2013. — 864 с. — ISBN 978-5-8459-1869-7.
• Кей С. Хорстманн. Java. Библиотека профессионала, том 1. Основы. 10-е издание = Core Java. Volume I - Fundamentals (Tenth Edition). — М.: «Вильямс», 2017. — 864 с. — ISBN 978-5-8459-2084-3.
• Кей С. Хорстманн. Java. Библиотека профессионала, том 2. Расширенные средства программирования. 10-е издание = Core Java. Volume II - Advanced Feature (Tenth Edition). — М.: «Вильямс», 2017. — 976 с. — ISBN 978-5-9909445-0-3.
• Барри Берд. Java 8 для чайников = Java For Dummies, 6th edition. — М.: «Диалектика», 2015. — 400 с. — ISBN 978-5-8459-1928-1.
• Джеймс Гослинг, Билл Джой, Гай Стил, Гилад Брача, Алекс Бакли. Язык программирования Java SE 8. Подробное описание, 5-е издание = The Java Language Specification, Java SE 8 Edition (5th Edition) (Java Series). — М.: «Вильямс», 2015. — 672 с. — ISBN 978-5-8459-1875-8.
• Джошуа Блох. Java. Эффективное программирование = Effective Java. — М.: Лори, 2002. — 224 с. — ISBN 5-85582-169-2.
• Монахов Вадим. Язык программирования Java и среда NetBeans. — 3-е изд. — СПб.: БХВ-Петербург, 2011. — 704 с. — ISBN 978-5-9775-0671-7.
• Брюс Эккель. Философия Java = Thinking in Java. — 3-е изд. — СПб.: Питер, 2003. — 976 с. — ISBN 5-88782-105-1.