Архитектура и интерфейсы Java (стр. 1 из 3)
Java: архитектура и интерфейсы
Многим наверняка уже известно, что язык Java был разработан фирмой Sun, как платформенно-независимый, переносимый, объектно-ориентированный язык для Internet и Intranet. Я не вижу особого смысла перечислять преимущества языка, его отличия от C++ - это уже описано в десятках книг и сотнях публикаций, как за рубежом, так и в нашей стране. Здесь мы остановимся на том, что представляет собой платформа Java сегодня, из каких компонентов она состоит и какие средства, доступны для разработчиков. Таким образом, по завершении данного цикла вы должны будете получить достаточно четкое представление о том, что предлагает фирма Sun, какими средствами разработки можно пользоваться, какие существуют компоненты и средства для их создания и как с помощью Java можно создавать корпоративные решения.
Технология Java
Технология Java обеспечивает разработчиков основой для создания решений, при разработке которых не нужно задумываться об операционной системе и аппаратной платформе, на которых эти решения будут функционировать. Часто используемое выражение "Написано однажды – работает везде" лучшим образом характеризует основное назначение этой технологии. Независимость от платформы достигается за счет того, что уникальные характеристики каждой из поддерживаемых Java 2 платформ, реализованы в виде оболочки, называемой Java Runtime Environment (JRE). Во время создания приложения разработчик пишет код на языке Java так, как если бы в мире была бы всего одна программно/аппаратная платформа. Компилятор языка Java преобразует код в последовательность байт-кодов, которая будет выполняться на одной из платформ в рамках JRE.
Java Runtime Environment содержит специальные средства проверки кода, обеспечивающие надежность и защищенность программ, загрузчик классов, который динамически загружает классы в процессе выполнения и виртуальную машину Java (Java VM), которая выполняет последовательность байт-кодов, взаимодействую с конкретной операционной системой. Такой подходт освобождает разработчика от необходимости обращать внимания на специфику какой-то конкретной операционной системы и позволяет внедрять Java-приложения на более чем одной платформе. Компоненты JavaRuntime Environment показаны на следующей диаграмме.
То, что язык Java за короткое время стал одним из самых популярных коммерческих объектно-ориентированных языков программирования, помогает распространению технологии Java и подтверждается тем, что в настоящее время этот язык использует около 1 млн. разработчиков (80% из них создает кросс-платформенные приложения), продукты для Java выпускают сотни фирм, а число копий JDK, загруженных с сайта фирмы Sun, превысило 2.5 млн.
Платформа Java 2
Платформа Java 2 (Java Development Kit 1.2), объявленная фирмой Sun в декабре 1998 года, представляет собой физическую реализацию технологии Java. Собственно говоря, она заключена в небольшом по объему файле и состоит из следующих основных компонентов:
Средства разработки на Java – редактор, компилятор, отладчик и средство для документации Java API
Богатый набор Java-библиотек и базовых классов (foundation classes), которые используются для создания графических интерфейсов, доступа к базам данных, реализации сетевых функций, разработки приложений, работающих с несколькими языками и т.п.
Java 2 Runtime Environment – средство для динамической загрузки Java-классов, их проверки и выполнения Java-байт-кода.
Архитектура платформы Java 2 показана на следующей диаграмме.
Изначально, Sun выпустила Java 2 Runtime Environment для следующих платформ: Solaris, Windows NT Server 4.0 и Windows 95/98. В ближайшие месяцы поставщики других платформ выпустят соответствующие JRE. Таким образом, Java 2 будет реализована на следующих платформах:
| AIX | Digital UNIX | HP-UX |
| IRIX | Linux | Mac OS |
| NetWare | OpenServer | OpenVMS |
| OS/2 | OS/390 | RISC-OS |
| Solaris | Windows 95 | Windows 98 |
| Windows NT | Windows NT-Alpha (DEC) | UnixWare |
Java 2 в деталях
Давайте рассмотрим состав Java 2 более подробно. Я выделил три основных компонента - средства разработки на Java, набор Java-библиотек и базовых классов и Java 2 Runtime Environment.
Средства разработки на Java
В состав JDK 1.2 входит большое число утилит, которые можно подразделить на несколько категорий:
Базовые утилиты
RMI-утилиты
Средства для локализации приложений
Средства для защиты приложений
IDL-утилиты
Базовые утилиты
Утилиты, относящиеся к этой категории, служат основой Java Development Kit. Они используются для компиляции и отладки создаваемых Java-приложений. К базовым утилитам относятся:
| javac | Компилятор языка Java |
| java | Загрузчик Java-приложений. Используется и в стадии разработки, и в стадии внедрения приложений |
| javadoc | Генератор документации для API |
| appletviewer | Утилита для запуска и отладки приложений без использования web-браузера |
| jar | Утилита для управления Java Archive (JAR)-файлами |
| jdb | Отладчик Java-приложений. |
| javah | Генератор заголовочных файлов и заголушек для языка C |
| javap | Дизассемблер Java-классов |
| extcheck | Утилита для обнаружения конфликов между JAR-файлами |
RMI-утилиты
Утилиты, относящиеся к этой категории, используются для создания приложений, взаимодействующих между собой по Internet или другим типам сетей. К таким утилитам относятся:
| rmic | Утилита для генерации заглушек и скелетов для удаленных объектов |
| rmiregistry | Утилита для регистрации удаленных объектов |
| rmid | Средство системной активации RMI |
| serialver | Возвращает serialVersionUID.для данного класса |
Средства для локализации приложений
К средствам для локализации приложений относится утилита native2ascii, выполняющая преобразование текста в Unicode Latin-1.
Средства для защиты приложений
Утилиты, относящиеся к этой категории, используются для задания уровней защиты и создания приложений, который работают на удаленных узлах. К таким утилитам относятся:
| keytool | Средство для управления сертификатами |
| jarsigner | Утилита для генерации и проверки цифровых подписей в JAR-файлах |
| policytool | Графическое средство для управления файлами доступа |
IDL-утилиты
Утилиты, относящиеся к этой категории, используются при создании приложений, использующих CORBA для доступа к базам данных. К таким утилитам относятся:
| tnameserv | Обеспечивает доступ к сервисам имен (naming service) |
| Idltojava | Создает java-файлы для интерфейсов OMG IDL и позволяет приложениям, написанным на языке Java, использовать функциональность CORBA |
Набор Java-библиотек и базовых классов
Ядром Java 2 является библиотека классов Java Foundation Classes (JFC) версии 1.1, предназначенная для создания графических интерфейсов Java-приложений. В ее состав входят собственно библиотека JFC версии 1.1 (которая была доступна для JDK 1.1 с февраля прошлого года) и следующие интерфейсы:
Abstract Windowing Toolkit (AWT)
Swing
Java 2D
Drag and Drop
Accessibility
Архитектура Java Foundation Classes показана на следующей диаграмме.
Abstract Windowing Toolkit позволяет создавать программы с графическими интерфейсами, независящими от конкретной платформы. Более того, программный интерфейс AWT намного проще и понятнее программных интерфейсов Windows, Motif или OS/2. В JDK 1.2 было добавлено много новых классов и интерфейсов, включая поддержку функций рисования, вывода на принтер, обработки изображений и поддержки Drag and Drop и Java 2D.
Многие из этих новых компонентов можно найти в галерее по адресу: http://java.sun.com/products/jfc/swingdoc-current/comp_gal.html. Также, можно посмотреть программу SwingSet, чтобы увидеть компоненты Swing в действии.
Компоненты Swing являются 100% Java-компонентами. Это означает, что они не зависят от конкретных реализаций интерфейсных элементов на той или иной платформе. Это также означает, что эти компоненты доступны на всех платформах, где есть поддержка Java 2. Компоненты Swing реализованы как расширение AWT, но не используют компонентов AWT. На самом деле, многие традиционные компоненты AWT – кнопки, списки, диалоговые панели, были переделаны в компоненты Swing Благодаря этому, компоненты AWT стали более доступными на различных платформах и теперь предоставляют дополнительные возможности, отсутствующие в некоторых графических средах. На следующей диаграмме показано взаимодействие Swing и AWT.
Одно из наиболее интересных свойств библиотеки Swing – это возможность изменения внешнего вида компонентов и интерфейсов - Pluggable Look and Feel (PL&F). Архитектура PL&F позволяет настраивать внешний вид и поведение как одного компонента, так и группы компонентов. Также в состав Swing входит ряд предопределенных настроек - Metal L&F, Motif L&F, Windows L&F. Существуют настройки по умолчанию для Macintosh и других платформ.
Как я отметил выше, компоненты Swing играют важную роль при создании графических интерфейсов программ. В следующей таблице приведены краткие описания этих компонентов.
| Компонент | Описание |
| Box | Контейнер общего назначения для организации вложенных компонентов используя модель BoxLayout. |
| Japplet | Подкласс класса Applet содержащий JRootPane для того, чтобы добавить к приложению различные интерфейсные элементы типа меню |
| Jbutton | Кнопка, которая может содержать либо текст, либо графическое изображение, либо и то и другое |
| JcheckBox | Кнопка с независимой фиксацией |
| JcheckBoxMenuItem | Кнопка с независимой фиксацией для использования в меню |
| JcolorChooser | Компонент для выбора цвета в одной из цветовых схем. Используется совместно с javax.swing.colorchooser |
| JcomboBox | Комбинированый список – строка ввода и выпадающий список. Пользователь может вводить текст или выбирать элемент из списка. |
| Jcomponent | Корневой элемент иерархии библиотеки компонентов Swing. Добавляет специфические свойства типа подсказок и поддержки двойной буферизации |
| JdesktopPane | Контейнер для компонентов JInternalFrame имитирующий работу desktop в одном окне. Поддерживает многооконный интерфейс (MDI) |
| Jdialog | Контейнер для отображения диалоговых панелей |
| JeditorPane | Текстовый редактор с богатыми возможностяим, управление свойствами которого возможно через объект EditorKit. По умолчанию может отобрать и редактировать текст в формате HTML и RTF |
| JfileChooser | Компонент для выбора файла или каталога. Поддерживается фильтрация и возможность предварительного просмотра содержимого файла. Используется совместно с javax.swing.filechooser |
| Jframe | Контейнер для окон верхнего уровня |
| JinternalFrame | Контейнер для вложенных окон. Схож с JFrame и отображает заголовок окна. В то же время не является независимым окном и отображается внутри родительского контейнера. Часто используется вместе с JDesktopPane. |
| Jlabel | Компонент для отображения текста, графического изображения или того и другого |
| JlayeredPane | Контейнер, позволяющий дочерним объектам перекрывать друг друга. Управляет порядком наложения дочерних объектов двуг на друга |
| Jlist | Компонент для отображения списка с возможностью выбора. Элементами списка могут быть строки, графические изображения или другие объекты |
| Jmenu | Выпадающее меню в JMenuBar или подменю внутри другого меню |
| JmenuBar | Компонент, отображающий набор выпадающих меню. |
| JmenuItem | Один элемент меню |
| JoptionPane | Компонент, использующийся для отображения простых диалоговых панелей внутри контейнера JDialog. Задает набор статических методов для стандартных диалоговых панелей |
| Jpanel | Контейнер для группировки компонентов в соответствующем LayoutManager. |
| JpasswordField | Поле ввода данных, в котором вводимый текст не отображается |
| JpopupMenu | Окно, в котором отображается всплывающее меню. Используется JMenu или для создания отдельных всплывающих меню |
| JprogressBar | Компонент, который показывает процесс выполнения длительной операции |
| JradioButton | Кнопка с зависимой фиксацией |
| JradioButtonMenuItem | Кнопка с зависимой фиксацией для использования в меню |
| JrootPane | Комплексный контейнер, используемый JApplet, JDialog, JFrame и JInternalFrame. |
| JScrollBar | Горизонтальная или вертикальная полоса прокрутки |
| JScrollPane | Контейнер, позволяющий дочерним компонентам прокручиваться вертикально или горизонтально. Обеспечивает поддержку фиксированных областей. |
| Jseparator | Компонент для отрисовки горизонтальных и вертикальных разделителей. |
| Jslider | Компонент для наглядного ввода цифровых значений |
| JSplitPane | Контейнер, в котором отображаются два дочерних объекта, размер которых можно изменять |
| JtabbedPane | Контейнер, реализующий панель с закладками |
| Jtable | Компонент для отображения таблиц с возможностью редактирования их содержимого. Может отображать как строчные данные, так и любой другой тип данных. Обычно используется совместно с javax.swing.table |
| JtextArea | Компонент для отображения и редактирования многострочного текста. Основан на компоненте JTextComponent. |
| JtextComponent | Компонент для реализации компонентов для отображения и редактирования текста. Является частью javax.swing.text |
| JtextField | Компонент для отображения, ввода и редактирования одной строки текста. Основан на компоненте JTextComponent. |
| JtextPane | Подкласс JEditorPane для отображения и редактирования отформатированного текста, который не является текстом в формате HTML или RTF |
| JtoggleButton | Родительский компонент для JCheckBox и JRadioButton. |
| JtoolBar | Компонент для отображения панели инструментов |
| JtoolTip | Окно для отображения подсказок или другой пояснительной инфомации |
| Jtree | Компонент для отображения древрвидной структуры данных. Помимо строчных данных может отображать любые другие. Используется совместно с javax.swing.tree |
| Jviewport | Контейнер для отображения какой-лиюбо части дочернего объекта. Обычно используется совместно с JScrollPane. |
| Jwindow | Окно, но без заголовка, полос прокрутки и других элементов. |
С помощью Java 2D можно разрабатывать графические приложения. Этот программный интерфейс обеспечивает поддержку двумерной графики, обработку графических изображений, рендеринг, управление цветами и работу с устройствами печати. Интерфейс Java 2D состоит из модели, которая поддерживает отрисовку линий, графических изображений, преобразования цветов, составление графики. Модель является аппаратно-независимой. Интерфейс Java 2D реализован в пакетах java.awt и java.awt.image.