Основы 08/09/2022

От Minecraft до софта для смартфона: почему Javа-программисты востребованы и как им стать

Java Developer Lead у NIX

При изучении любого языка программирования важно структурировать материал и усваивать его постепенно. Существуют темы, без овладения которыми в первую очередь невозможно будет полноценно изучить следующие.

Например, без четкого понимания синтаксиса Java нельзя перейти к написанию функций, а без знаний ООП использовать классы. Но не стоит пугаться. Путь программиста — это постоянное обучение. Получая больше опыта, со временем некоторые темы уже не будут казаться вам сложными, как на старте карьеры.

Предлагаю узнать, с чего начать изучение Java, на какие темы следует обратить особое внимание и как сделать обучение максимально эффективным.

Зачем вообще учить Java?

Уже 20 лет Java остается одним из самых популярных языков программирования. От первой версии игры Minecraft, софта для пылесоса и смартфона до серверных приложений крупных корпораций — технологии Java практически везде.

Помимо новых продуктов, написанные ранее программы необходимо обновлять и поддерживать. Соответственно, спрос на Java-разработчиков всегда был, есть и будет.

Базовый Java

Для начала вам нужно понять, что такое логические и множественные операции. Затем разобраться с синтаксисом языка и изучить типы данных, понять, как создавать массив, уметь перебирать элементы из него с помощью простого цикла for. После этого необходимо овладеть базовыми алгоритмами. Например, сортировкой массивов методом пузырьков.

Затем можете переходить к изучению Java Core, в которую входит:

работа со строками, рефлексия;
загрузчик классов;

исключительные ситуации;
коллекции;
Set / Map;
итераторы и многопоточность.

Большинство начинающих сразу изучают основные конструкции языка и синтаксис, не принимая во внимание такие понятия, как Java Virtual Machine, Java Development Kit и Java Runtime Environment. Не стоит обходить их так же, как избегать запуска программы из консоли:

JDK (Java Development Kit) — это комплект разработчика приложений, состоящий из компилятора, дебагера, мониторинга, утилит, стандартных библиотек классов, документации и исполнительной среды JRE;
JRE (Java Runtime Environment) состоит из библиотек Java-классов и Java Virtual Machine;
JVM (Java Virtual Machine) — это среда, обеспечивающая кроссплатформенность Java-приложений и выполняющая байт-код.

Принципиальное различие между ними в том, что на разных этапах жизни вашей программы понадобится одна из вышеперечисленных «составляющих».

О Java Virtual Machine вы можете узнать, читая о кроссплатформенности Java. Это способность программного обеспечения работать на разных операционных системах.

Преимущество Java как раз в том, что достаточно один раз написать и собрать приложение — а затем успешно запустить его с помощью JVM на любой операционной системе.

В ходе работы программы создаются объекты, занимающие память. Таким образом тратится все больше системной памяти. Это может привести к тому, что программа перестанет работать. Когда она выполняется в JVM, автоматически формируется специальное место — часть памяти, куда попадают созданные объекты. Здесь за дело берется сборщик мусора в JVM. Его задача — освободить память и убрать объекты, которые больше не содержат ссылки.

Когда объект без ссылки, считается, что он «мертв» и больше не нужен. Очистку памяти полностью контролирует сборщик мусора, что облегчает работу разработчику.

Java поддерживает многопоточность. Этот механизм призван использовать все возможные ресурсы компьютера, на котором запускается программа, чтобы решать трудоемкие задачи быстро и эффективно.

Например, у нас есть 1000000 строк с информацией о покупках. Каждая строчка имеет 1000 полей с данными, которые необходимо проанализировать. Как выполнить расчет максимально оперативно и увеличить производительность? Необходимо оптимизировать и распараллелить вычисления (если это обычно поддерживается системой, и процессор имеет более одного ядра) и запустить несколько потоков, которые будут обрабатывать информацию параллельно друг другу. Так мы снизим время подсчета.

Писать приложения на Java нужно с использованием объектно-ориентированного стиля программирования — он базируется на использовании классов, объектов и их взаимодействии. Благодаря этому подходу исходная программа становится понятной и удобной для восприятия, а также поиска ошибок. К тому же ООП позволяет упростить процесс разработки сложных систем.

Основные принципы ООП — полиморфизм, инкапсуляция и наследование. Давайте выясним, что это такое:

полиморфизм — это способность объекта принимать разные формы для решения двух или более похожих, но технически разных задач;
инкапсуляция — механизм, объединяющий данные и код, защищающий их от внешнего вмешательства или неправомерного использования;

наследование — процесс, в котором один объект может наследовать свойства другого.

Написав свою первую программу в рамках изучения ООП, подумайте, как эти принципы представлены в вашем коде и какие задачи они решают.

Java-циклы и массивы

Циклы — это повторяющиеся действия, где возможна связь не только с массивами. Например, у вас есть 100 одинаковых документов. В каждом из них нужно поставить печать. Можно выбрать документы в цикле, написать одну функцию для проставления печати и применить ее к каждому документу.

Массивы — это, если говорить просто, как упаковка макарун, сложенных поочередно в одну линию. Конечно, можно надкусить каждый из них и перейти к следующему, используя цикл. Но если нам понравится пятый или третий, мы выберем его. Здесь срабатывает принцип порядкового номера, которому подчиняются элементы в массиве.

Работа с базами данных

На сайтах вся информация о пользователях должна где-то храниться. Ведь как, скажем, система онлайн-банкинга поймет, что ваш пароль верен и что текущий баланс не равен нулю? Разработчик должен уметь анализировать, выбирать и обрабатывать информацию, чтобы предоставлять пользователю нужные данные. Поэтому нужно понимать, как и где могут храниться данные, и как к ним обратиться из кода, чтобы их прочитать или изменить.

HTML/CSS и JavaScript

Это основа, из которой состоит видимая часть пользовательской программы. Java-разработчику необходимо знать ее для дальнейшего понимания frontend-библиотек и фреймворков.

Основы HTML помогут создать веб-страницу и отобразить данные пользователя в браузере. Использование стилей CSS сделает внешний вид страницы приятным глазу и удобным для пользователя, а JavaScript сделает страницу интерактивной.

Git, Maven и Docker для повседневной работы

Допустим, вы целый месяц разбирались в какой-то технологии или задаче и написали много кода.

Вдруг банальный перепад света вывел технику из строя. Здесь пригодится Git. Это удаленный репозиторий, с помощью которого вы сможете вернуться к сохраненной версии.

После написания кода необходимо собрать проект. С этим поможет Maven. Он упрощает работу при создании отчетов о качестве кода, тестировании и сборке программы.

Docker — крутая платформа, чтобы практически из одного командного слова запустить программу. Собираете и упаковываете все зависимости для программы и запускаете ее. При этом вы не будете тратить время на установку зависимостей, необходимых для настройки, например, базы данных для всех участников команды одновременно.

Java frameworks и библиотеки (мастхев)

Библиотеки дают готовые решения. Фреймворки позволяют строить программы быстро, просто и эффективно, а также использовать готовые шаблоны — своеобразные каркасы. Это проверенные и надежные подходы к созданию проектов.

Советую обратить внимание на следующие базовые Java-фреймворки/библиотеки:

JUnit — с его помощью можно автоматически протестировать код.
Hibernate — у этой библиотеки есть таблицы в виде классов, что позволяет значительно упростить работу с базой данных.
Spring boot — упрощает создание приложений, написанных на Spring. Чаще всего Spring используют для разработки веб-приложений. У них есть общий каркас и структура.
Apache Commons — библиотеки разного назначения.

Полезные материалы

Лучший источник знаний — это «родная» документация. Больше ответов на вопросы, которые могут возникнуть в процессе обучения, можно найти на Stack Overflow.

Поэтапно знакомиться с Java можно с помощью курсов. Например, на Udemy и Coursera. На YouTube также много полезных туториалов.

Работая с разными материалами, обучайтесь шаг за шагом анализировать полученную информацию. Если при написании кода в консоли возникла ошибка, и вы не знаете, как ее решить, ищите ответ в документации.

Почему эффективнее изучать Java с ментором

Успех в изучении чего-то нового, прежде всего, зависит от личной мотивации человека. Если у вас есть четкая цель изучить Java и стать классным IT-специалистом, это уже большой плюс. Личный интерес придаст сил, чтобы вы улучшали свои навыки. Это отличный подход для тех, кто уже уверенно пишет код. Начинающим я бы советовала начать обучение под руководством ментора. Специалист с опытом всегда подскажет альтернативное решение задачи, обратит внимание на то, что вы, возможно, не заметили в процессе самообучения.

На старте важно правильно структурировать обучающий материал. Начинающим обычно сложно разобраться со множеством фреймворков и библиотек и понять, что следует изучать первым. Еще сложнее свитчерам — без технического образования и понимания тонкостей работы в IТ.

Многие идут по пути наименьшего сопротивления и начинают с фреймворков, которые придумали для облегчения разработки. Но такой подход не совсем правильный.

Как бы банально это ни звучало, но самое планомерное изучение материала формирует прочные знания. Ментор поможет вам не заблудиться среди различных тем и получить надежные знания, основываясь на которых вы сможете улучшать существующие навыки и приобретать новые. На этом принципе построена образовательная программа из Java в NIX. Во время обучения студенты проходят все этапы реальной разработки: тестирование, работа по Git, Maven и т.д. Задания максимально приближены к работе в реальном проекте.

С ментором их выполнять удается гораздо увереннее. К тому же программирование — это командная работа. Общение с ментором позволяет понять принципы взаимодействия в проекте. Можно прекрасно разбираться в теории и просто выполнять свои задачи, но о софт-скиллах также не стоит забывать.