Core Java - Bài 2: Mô tả về Java

máy trạm. Các chương trình Java API chạy trên máy chủ này mở rộng khả năng của các 
ứng dụng Java API chuẩn. Các ứng dụng trên máy chủ này được gọi là các Servlet. hoặc Applet tại máy 
chủ. Các xử lý trên Form của HTML là cách sử dụng đơn giản nhất của Servlet. Chúng còn còn có thể được 
dùng để xử lý dữ liệu, thực thi các transaction và thường được thực thi qua má y chủ Web. 
2.3.5 Ứng dụng cơ sở dữ liệu 
Các ứng dụng này sử dụng JDBC API để kết nối tới cơ sở dữ liệu. Chúng có thể là Applet hay ứng dụng, 
nhưng Applet bị giới hạn bởi tính bảo mật. 
2.4 Máy ảo Java (JVM-Java Virtual Machine) 
Máy ảo Java là trái tim của ngôn ngữ Java. Môi trường Java bao gồm năm phần tử sau: 
- Ngôn ngữ 
- Ðịnh nghĩa Bytecode 
- Các thư viện lớp Java/Sun 
- Máy ảo Java (JVM) 
- Cấu trúc của file .class 
Các phần tử tạo cho Java thành công là 
- Ðịnh nghĩa Bytecode 
- Cấu trúc của file .class 
- Máy ảo Java (JVM) 
Khả năng cơ động của file .class cho phép các chương trình Java viết một lần nhưng chạy ở bất kỳ đâu. 
Khả năng này có được nhờ sự giúp đỡ của máy ảo Java. 
2.4.1 Máy ảo Java là gì ? 
Máy ảo là một phần mềm dựa trên cơ sở máy tính ảo. Nó có tập hợp các lệnh logic để xác định các hoạt 
động của máy tính. Người ta có thể xem nó như một hệ điều hành thu nhỏ. Nó thiết lập các lớp trừu tượng 
cho: Phần cứng bên dưới, hệ điều hành, mã đã biên dịch. 
Trình biên dịch chuyển mã nguồn thành tập các lệnh của máy ảo mà không phụ thuộc vào phần cứng cụ 
thể. Trình thông dịch trên mỗi máy sẽ chuyển tập lệnh này thành chương trình thực thi. Máy ảo tạo ra một 
môi trường bên trong để thực thi các lệnh bằng cách: 
- Nạp các file .class 
- Quản lý bộ nhớ 
- Dọn “rác” 
Việc không nhất quán của phần cứng làm cho máy ảo phải sử dụng ngăn xếp để lưu trữ các thông tin sau: 
- Các “Frame” chứa các trạng thái của các phương pháp. 
- Các toán hạng của mã bytecode. 
- Các tham số truyền cho phương pháp. 
- Các biến cục bộ. 
Khi JVM thực thi mã, một thanh ghi cục bộ có tên “Program Counter” được sử dụng. Thanh ghi này trỏ 
tới lệnh đang thực hiện. Khi cần thiết, có thể thay đổi nội dung thanh ghi để đổi hướng thực thi của chương 
trình. Trong trường hợp thông thường thì từng lệnh một nối tiếp nhau sẽ được thực thi. 
Một khái niệm thông dụng khác trong Java là trình biên dịch “Just In Time-JIT”. Các trình duyệt thông 
dụng như Netscape hay IE đều có JIT bên trong để tăng tốc độ thực thi chương trình Java. Mục đích chính 
của JIT là chuyển tập lệnh bytecode thành mã máy cụ thể cho từng loại CPU. Các lệnh này sẽ được lưu trữ 
và sử dụng mỗi khi gọi đến. 
2.4.2 Quản lý bộ nhớ và dọn rác 
Trong C, C++ hay Pascal người lập trình sử dụng phương pháp nguyên thủy để cấp phát và thu hồi bộ nhớ 
ở vùng “Heap”. Heap là vùng bộ nhớ lớn được phân chia cho tất cả các thread. 
Để quản lý Heap, bộ nhớ được theo dõi qua các danh sách sau: 
- Danh sách các vùng nhớ rảnh chưa cấp phát. 
- Danh sách các vùng đã cấp. 
Khi có một yêu cầu về cấp phát bộ nhớ, hệ thống xem xét trong danh sách chưa cấp phát để lấy ra khối bộ 
nhớ đầu tiên có kích cỡ sát nhất. Chiến thuật cấp phát này giảm tối thiểu việc phân mảnh của heap. 
“Coalescing” là kỹ thuật khác cũng giảm thiểu việc phân mảnh của heap bằ ng cách gom lại các vùng nhớ 
chưa dùng liền nhau. Còn kỹ thuậ t sắp xếp lại các phần đã dùng để tạo vùng nhớ rảnh lớn hơn gọi là 
“Compaction”. 
Java sử dụng hai heap riêng biệt cho cấp phát vùng nhớ tĩnh và vùng nhớ động. Một heap (heap tĩnh) chứa 
các định nghĩa về lớp, các hằng và danh sách các phương pháp. Heap còn lại (heap động) được chia làm hai 
phần được cấp phát theo hai chiều ngược nhau. Một bên chứa đối tượng còn một bên chứa con trỏ trỏ đến 
đối tượng đó. 
“Handle” là cấu trúc bao gồm hai con trỏ. Một trỏ đến bảng phương pháp của đối tượng, con trỏ thứ hai trỏ 
đến chính đối tượng đó. Chú ý rằng khi “compaction” cần cập nhật lại giá trị con trỏ của cấu trúc “handle”. 
Thuật toán dọn rác có thể áp dụng cho các đối tượng đặt trong heap động. Khi có yêu cầu về bộ nhớ, trình 
quản lý heap trước tiên kiểm tra danh sách bộ nhớ chưa cấp phát. Nếu không tìm thấy khối bộ nhớ nào phù 
hợp (về kích cỡ) thì trình dọn rác sẽ được kích hoạt khi hệ thống rảnh. Nhưng khi đòi hỏi bộ nhớ cấp bách 
thì trình dọn rác sẽ được kích hoạt ngay. 
Trình dọn rác gọi hàm Finalize trước khi dọn dẹp đối tượng. Hàm này sẽ dọn dẹp các tài nguyên bên ngoài 
như các file đang mở. Công việc này không được trình dọn rác thực thi. 
2.4.3 Quá trình kiểm tra file .class 
Việc kiểm tra được áp dụng cho tất cả các file .class sắp được nạp lên bộ nhớ để đảm bảo tính an toàn. 
Trình “Class Loader” sẽ kiểm tra tất cả các file .class không thuộc hệ điều hành với mục đích giám sát sự 
tuân thủ các nghi thức để phát hiện các file .class có nguy cơ gây hư hỏng đến bộ nhớ, hệ thống file cục bộ, 
mạng hoặc hệ điều hành. Quá trình kiểm tra sẽ xem xét đến tính toàn vẹn toàn cục của lớp. 
File .class bao gồm ba phần logic là: 
- Bytecode 
- Thông tin về Class như phương pháp, giao diện và các giá trị được tập hợp trong quá trình biên dịch. 
- Các thuộc tính về lớp. 
Các thông tin của file .class được xem xét riêng rẽ trong các bảng sau: 
- Bảng Field chứa các thuộc tính 
- Bảng Method chứa các hàm của class 
- Bảng Interface chứa các giao diện và các hằng số 
Quá trình kiểm tra file .class được thực hiện ở bốn mức: 
• Mức đầu tiên thực hiện việc kiểm tra cú pháp để đảm bảo tính cấu trúc và tính toàn vẹn cú pháp của 
file .class được nạp. 
• Mức thứ hai sẽ xem xét file .class để đảm bảo các file này không vi phạm các nguyên tắc về sự nhất 
quán ngữ nghĩa. 
• Mức thứ ba sẽ kiểm tra bytecode. Trong bước này các thông tin so sánh sẽ là số thông số truyền của 
hàm, khả năng truy xuất sai chỉ số của mảng, chuỗi, biểu thức. 
• Mức thứ tư sẽ kiểm tra trong thời gian thực thi đ ể gi ám s át c ác vi ệc còn lại m à ba b ư ớc tr ên ch 
ưa l àm. Ví dụ như liên kết tới các lớp khác trong khi thực thi, hay kiểm tra quyền truy xuất. Nếu mọi 
điều thỏa mãn, lớp sẽ được khởi tạo. 
2.5 Bộ công cụ phát triển JDK (Java Development Kit) 
Sun Microsystem đưa ra ngôn ngữ lập trình Java qua sản phẩm có tên là Java Development Kit (JDK). Ba 
phiên bản chính là: 
- Java 1.0 - Sử dụng lần đầu vào năm 1995 
- Java 1.1 – Ðưa ra năm 1997 vớI nhiều ưu điểm hơn phiên bản trước. 
- Java 2 – Phiên bản mới nhất 
JDK bao gồm Java Plug-In, chúng cho phép chạy trực tiếp Java Applet hay JavaBean bằng cách dùng JRE 
thay cho sử dụng môi trường thực thi mặ c định của trình duyệt. 
JDK chứa các công cụ sau: 
2.5.1 Trình biên dịch, 'javac' 
Cú pháp: 
javac [options] sourcecodename.java 
2.5.2 Trình thông dịch, 'java' 
Cú pháp: 
java [options] classname 
2.5.3 Trình dịch ngược, 'javap' 
Cú pháp: 
javap [options] classname 
2.5.4 Công cụ sinh tài liệu, 'javadoc' 
Cú pháp: 
javadoc [options] sourcecodename.java 
2.5.5 Chương trình tìm lỗi - Debug, 'jdb‘ 
Cú pháp: 
jdb [options] sourcecodename.java 
 OR 
jdb -host -password [options] sourcecodename.java 
2.5.6 Chương trình xem Applet , 'appletviewer‘ 
Cú pháp: 
appletviewer [options] sourcecodename.java / url 
2.6 Java Core API 
Nhân Java API được đưa ra qua phiên bản JFC 1.1. Một số package thường dùng được liệt kê như sau: 
2.6.1 java.lang 
Chứa các lớp quan trọng nhất của ngôn ngữ Java. Chúng bao gồm các kiểu dữ liệu cơ bản như Character, 
Integer,… Chúng cũng chứa các lớp làm nhiệm vụ xử lý lỗi và các lớp nhập xuất chuẩn. Một vài lớp quan 
trọng khác như String hay StringBuffer. 
2.6.2 java.applet 
Đây là package nhỏ nhất chứa một mình lớp Applet. Các lớp Applet nhúng trong trang Web đều dẫn xuất 
từ lớp này. 
2.6.3 java.awt 
Package này đươợc gọi là Abstract Window Toolkit (AWT). Chúng chứa các tài nguyên dùng để tạo giao 
diện đồ họa. Một số lớp bên trong là: Button, GridBagLayout, Graphics. 
2.6.4 java.io 
Cung cấp thư viện nhập xuất chuẩn của ngôn ngữ. Chúng cho phép tạo và quản lý dòng dữ liệu theo một 
vài cách. 
2.6.5 java.util 
Package này cung cấp một số công cụ hữu ích. Một vài lớp của package này là: Date, Hashtable, Stack, 
Vector và StringTokenizer. 
2.6.6 java.net 
Cung cấp khả năng giao tiếp với máy từ xa. Cho phép tạo và kết nối với Socket hoặc URL. 
2.6.7 java.awt.event 
Chứa các lớ p dùng để xử lý các sự kiện trong chương trình như chuột, bàn phím. 
2.6.8 java.rmi 
Công cụ để gọi hàm từ xa. Chúng cho phép tạo đối tượng trên máy khác và sử dụng các đối tượng đó trên 
máy cục bộ. 
2.6.9 java.security 
Cung cấp các công cụ cần thiết để mã hóa và đảm bảo tính an toàn của dữ liệu truyền giữa máy trạm và 
máy chủ. 
2.6.10 java.sql 
Package này chứa Java DataBase Connectivity (JDBC), dùng để truy xuất cơ sở dữ liệu quan hệ như 
Oracle, SQL Server. 
2.7 Các đặc trưng mới của Java 2 
Các phiên bản trước của Java chỉ thích hợp để viết các ứng dụng nhỏ trên Web hơn là xây dựng các ứng 
dụng chạy trên mạng để đảm nhiệm toàn bộ các công việc của của một công ty hoặc hệ thống phân tán. 
Java 2 đáp ứng yêu cầu này. Một vài đặc trưng của chúng là: 
- Swing 
Đây là một tập các lớp và giao diện mới dùng để tạo giai diện ứng dụng đồ họa bằng thiết kế “Nhìn và cản 
giác” (Look and Feel) 
- Kéo và thả 
Đây là khả năng di chuyển thông tin giữa các ứng dụng hay các phần khác nhau của chương trình. 
- Java 2D API 
Chứa các tập hợp các lớp hỗ trợ cho ảnh và đồ họa hai chiều. 
- Âm thanh 
Tập hợp các đặc trưng âm thanh hoàn toàn mới cho Java. 
- RMI 
RMI (Remote Method Invocation) cho phép các ứng dụng gọi các phương pháp của đối tượng tại máy từ xa 
và cho phép giao tiếp với chúng. 
Tóm tắt 
- Java là ngôn ngữ biên dịch và thông dịch 
- Các đặc trưng của Java : 
Đơn giản, 
Hướng đối tượng, 
Độc lập phần cứng, 
Mạnh, 
Bảo mật, 
Phân tán, 
Đa luồng, 
Động 
- Máy ảo Java 
- Java Development Kit 
- Các đặc trưng mới của Java 2 
Bài tập 
- Cài đặt Java 2 
- Gõ các lệnh sau tại dấu nhắc và liệt kê các tham số khác nhau của chúng: 
javac 
java