计算机软件开发中Java编程语言及应用方法的研究.pdf

2023年11月计算机应用文摘第39 卷第2 1期计算机软件开发中Java编程语言及应用方法的研究程刚（广州市番禹区职业技术学校,广州51140 0)摘要：近年来，随着计算机技术的迅速发展，计算机软件种类不断丰富。在计算机领域，作为流传最广泛、应用频率最高的软件技术，Java编程语言是在C十十语言的基础上发展起来的，人们可利用Java编程语言编写各种软件。文章着重研究了Java编程语言在计算机软件开发中的应用方法。关键词：计算机软件开发；Java；编程语言；应用策略中图法分类号：TP311Research on Java programming language and application method inAbstract:In recent years,with the rapid development of computer technology,the types of computersoftware have been continuously enriched.In the field of computer science,as the most widelycirculated and widely used software technology,the Java programming language has developed on thebasis of the C+language,and people can use the Java programming language to write varioussoftware.The article focuses on the application methods of Java programming language in computersoftware development.Key words:computer software development,Java,programming language,application strategyJava语言不仅具有高安全性、源代码开放等特点,还包含了庞大的类库。近年来,Java语言吸引了许多程序设计者的注意,其在计算机软件开发领域中的地位日益提高,具有非常广阔的应用前景。1计算机软件开发中Java语言的特点1.1垃圾回收机制在Java编程语言中，垃圾回收（GarbageCollection,GC)是一种内存自动管理机制,可自动识别和回收不再使用的对象,并释放其占用的内存空间，从而避免内存泄漏和内存溢出等问题。其中,垃圾回收主要通过计算每个对象的引用数来判断对象是否可以被回收，当一个对象被引用时，引用计数加1；当一个对象的引用被删除时,引用计数减11。若引用计数为0,则机制将判定对象为垃圾，并通过可达性分析确定对象是否可以被回收。可达性分析是垃圾回收的主要机制，可从根对象（如方法区、虚拟机栈和本地方法栈中的变量引用)追踪对象的引用链，若无法从根对象访问某对象，则该对象将被判定为不可达，即其可以被回收2 。Java 的垃圾回收机制由Java虚拟机(JVM)负责管理和执行。JVM中有一个垃圾回文献标识码：Acomputer software developmentCHENG Gang(Panyu Vocational Technical School,Guangzhou 511400,China)收器（Garbage Collector），它负责定期检查内存中的对象,从而标记不再可达的对象,并对其进行回收。Java的垃圾回收机制具有以下优点。(1)简化内存管理：不需要手动释放内存，减少开发者的负担。(2)避免内存泄漏：自动回收不再使用的对象,避免常见的内存泄漏问题。（3)提高程序的性能：垃圾回收可以按需回收内存,减少内存碎片,提高程序运行的性能和效率3Java的垃圾回收机制有助于程序员实现高效编程,但过于频繁的垃圾回收可能影响程序的性能。因此,在开发Java应用程序时，需要对内存进行合理的管理,避免产生过多的临时对象和内存泄漏问题,从而提高垃圾回收的效率和程序的性能。1.2安全性作为安全性较高的编程语言,Java具有字节代码验证、自动内存管理和异常处理4 等特性。这些特性可降低缓冲区溢出、内存泄漏和空指针异常等常见安全漏洞给Java应用程序带来的影响。同时,Java提供了丰富的安全性管理机制，有助于开发者更好地控制和管理应用程序的安全性。其中,Java安全管理器2023 年第 2 1 期（Se c u r it y M a n a g e r）可以用于限制代码的操作权限,从而保护系统免受恶意代码的攻击。开发者可根据应用程序的需求自定义安全策略和访问控制规则。此外,Java编程语言要求在编译时检查变量和对象的类型5,从而避免潜在的类型转换错误、空指针引用和类似的安全问题。1.3面向对象Java将类和对象作为程序的基本概念。Java 程序由一个或多个类组成,每个类可用于描述一种对象的属性和行为6 。在运行时,既能通过实例化类完成对象的创建,还能通过对象调用类中定义的方法执行操作。Java支持封装特性,可将数据和相关功能（方法)封装在一个类中；支持继承机制，可允许一个类继承另一个类的属性和方法。通过继承机制,Java 可实现代码的重用和扩展性，从而减少代码穴余。通过使用访问修饰符,Java可限制对象对数据的直接访问，从而确保数据的安全性和隐私性。这些特点使Java成为一种强大的面向对象的编程语言，能够实现代码的模块化、封装、重用和扩展。利用Java面向对象的特性,开发者能够编写更灵活、可维护和可扩展的软件应用程序。1.4跨平台性Java 编程语言的跨平台性是其最显著的特点之一。Java源代码可经过编译器编译为字节码（By t e c o d e）,而不是机器码。这些字节码可在任何支持Java虚拟机(JVM）的平台上运行。当Java程序在特定平台上运行时,JVM将字节码转换为该平台可理解的机器码,从而确保Java程序在不同操作系统和硬件平台上运行。这种跨平台性使Java程序具有较高的可移植性,即开发者可在一个平台上开发和编译程序,然后在另一个平台上运行程序,不需要重新编写代码或修改原始代码。Java的跨平台性极大地简化了软件开发和部署的流程,开发者不需要为每个平台单独编写和维护代码,仅需要编写一次代码，即可实现程序的跨平台（支持Java）运行，该特性使Java成为企业级和互联网应用程序开发的首选编程语言之一。无论是搭建Web服务器、开发分布式应用，还是创建手机应用程序,开发者都可以使用Java编程语言进行实现,无需考虑底层平台的差异。1.5多线程支持Java 编程语言对多线程的支持是内置的,这使并发编程在Java 中变得相对容易。Java 通过提供java.lang.Thread类来支持多线程编程。开发者可通过创建Thread的实例并将其作为启动线程运行的人计算机应用文摘口点来创建和管理线程。同时,Java还提供了java.util.concurrent包,其中包含高级的并发工具和数据结构,如线程池、阻塞队列、信号量等。这些工具可简化线程的管理和协调步骤，从而提高多线程应用程序的性能和可靠性,Java多线程的优点包括：（1）可通过继承Thread类或实现Runnable接口来创建线程,这种灵活性允许开发者根据应用程序的需求选择不同的线程创建方式；（2）提供丰富的线程同步机制,如synchronized关键字、wait(）和notify（）方法等，可确保多个线程之间的数据共享和协同工作的正确性；（3）提供线程调度机制，该机制可控制线程的优先级和调度顺序，有助于开发者更好地管理和控制并发应用程序的执行；（4)提供高级的并发工具和数据结构,如线程池、阻塞队列等,可提高并发程序的性能和可伸缩性。Java为多线程编程提供了有力的支持,但多线程开发仍面临一些挑战，如线程安全性、死锁、竞态条件等。因此,在编写多线程应用程序时,开发者需要注意线程安全性，使用适当的同步机制以确保共享资源的访问。2计算机软件开发中的Java编程语言及应用2.1Web根据具体的需求和项目情况,开发者既能选择合适的Java库、框架和工具进行开发,还能结合其他技术和标准(如 HTML,CSS,JavaScript 和 REST等）构建强大、可扩展的Web应用。Java 的Servlet 和 JSP（Ja v a Se r v e r Pa g e s）技术是Web开发中的常用基础组件,Servlet是Java编写的服务器端组件，可用于处理HTTP请求和响应;JSP是将Java 代码嵌入至HTML页面中的技术,可用于生成动态的Web页面。JSF是一种Java EE的Web 应用框架,可用于构建用户界面(UI)组件和处理用户交互,该框架提供了丰富的组件库、事件处理和数据绑定等功能,可简化Web界面的开发。Spring是一个开源的Java应用框架，被广泛用于构建企业级应用程序,该框架提供了一系列的模块，包括SpringMVC（用于构建Web应用的MVC框架）和SpringBoot（用于简化Spring应用程序的开发）等,有助于开发者快速构建高效、可扩展的Web 应用。同时,Java 提供了许多库和框架支持开发者构建RESTful风格的Web服务。例如,Java的JAX-RS规范和框架（如Jersey）有助于开发者构建RESTful风格的Web服务,并通过HTTP协议为开发者提供数据和服务。此外,Java提供了许多流行的Web框架和对象127128关系映射（ORM）工具，如Hibernate及MyBatis等,这些工具有助于开发者简化数据库操作和持久化,从而提高开发效率；还提供了一些支持安全性和身份验证的 API 和框架，如 JAAS（Ja v a A u t h e n t i c a t i o n a n dAuthorization Service）和 Spring Security，可确保Web应用程序的安全性和资源访问。2.2游戏软件随着游戏行业的迅速发展，游戏软件开发在软件开发市场中的地位日渐上升。目前,手机游戏软件的开发是整个游戏软件开发的主体，且多数游戏软件需要依托安卓系统进行开发,Java有助于开发者实现游戏服务器、游戏逻辑、数据存储和网络通信的搭建。利用Java 的多线程和网络编程特性,开发者既能搭建具有高并发和实时性的游戏服务器,还能开发移动游戏,特别是基于Android平台的游戏。此外,利用Java和Android开发工具包（ADK），开发者可创建适用于各种Android设备的游戏应用。2.3移动应用在计算机软件开发领域,Java编程语言可用于移动应用的开发。由于不同移动平台和框架对 Java的支持程度有所不同,在将 Java 作为开发语言后，开发者需根据目标平台和项目的需求,选择合适的开发工具和框架并熟悉相关的API和文档。由于Android平台将Java语言和Java编程模型作为主要的开发语言和框架,开发者可通过Java 编写Android应用的核心逻辑和用户界面,并利用Android SDK提供的工具、库及 Android Framework进行开发。Java ME是Java的一个版本，支持资源受限设备（如小型嵌入式设备、移动电话等）上的应用程序开发,该版本提供了一组 API 和运行时环境,有助于开发者实现针对特定设备和平台的移动应用;JavaFX是一个用于构建客户端应用程序的Java 框架,具有漂亮的用户界面和丰富的可视化效果,有助于开发者构建跨平台的移动应用。Java开发者利用Java语言，结合Spring Boot 和 Spring Cloud等框架可开发微信小程序后台服务，结合Google的Flutter框架或Apache的Cordova框架可开发跨平台的移动应用。这些框架允许开发者使用Java语言编写一次应用逻辑,然后通过框架将其转化为不同平台上的本机应用。2.4大数据和分布式计算Java编程语言被广泛应用于大数据和分布式计算领域。其中,Hadoop是一个用于处理大规模数据集的开源框架,它使用Java 编程语言进行开发,可通过分布式计算对大量数据进行处理和存储,同时提供一系列的API和工具,如MapReduce 和HDFS（H a d o o p计算机应用文摘Distributed File System），可用于编写和执行分布式计算任务;Spark是一个高效且通用的大数据处理引擎，该引擎将Java作为主要的编程语言,并提供高级别的API,既能用于处理大规模的数据集，又能实现批处理、交互式查询及流式处理等工作负载;Flink是一个分布式流处理和批处理的框架,它使用Java 编程语言进行开发，同时提供丰富的API和库，可支持高性能的实时数据处理和离线批处理，具有良好的容错能力和可扩展性。Java 编程语言具有强大的数据库连接和处理功能,可与各种关系型数据库和非关系型数据库进行交互。开发者可使用Java的数据库API,如JDBC(JavaDatabase Connectivity）等，实现数据的访问、查询和操作。此外,Java编程语言为开发者提供了一系列可用于分布式系统开发的库和工具,如 Java RMI(RemoteMethod Invocation）和 JAX-RS（Ja v a A PI f o r R EST f u lWeb Services），可构建分布式系统并实现跨网络的方法调用和服务化。2.5云云计算和微服务除了上述领域Java编程语言也被广泛应用于云计算和微服务领域。由于Java 编程语言具有跨平台的特性,开发者可使用Java 编写应用程序,同时利用云平台的弹性计算和存储资源，以及云服务提供商提供的API和工具实现云原生应用的开发。云原生应用是一种面向云环境设计和构建的应用架构和开发模式,Java的开发框架和工具（如Spring Boot和SpringCloud)不仅有助于开发者构建云原生应用,还能充分利用云平台的弹性和容错能力。微服务是一种面向服务的架构模式,其将应用程序拆分为一系列小型、独立的服务，每个服务都可以使用不同的技术栈进行开发。Java编程语言在微服务架构中发挥着重要的作用,开发者可使用Java 的开发框架和技术(如 Spring Boot 和 Spring Cloud)构建和管理微服务。同时,Java 应用程序可使用容器技术（如Docker和Kubernetes）进行打包和部署,其开发框架和工具通常与容器技术紧密集成,有助于开发者将Java应用程序打包成可移植的容器，从而实现应用程序的高度可伸缩性和弹性。此外,Java提供了各种库和工具，可与云服务进行集成，如AWS（A ma z o n W e b Se r v i c e s）、Microsoft Azure 和 GCP（G o o g l e Cl o u d Pl a t f o r m)。开发者可以使用这些工具,通过Java 编程语言与云服务进行交互，从而实现云服务的调用和操作。3结束语相较于其他编程语言，Java 编程语言具有结构更(下转第132 页）2023年第2 1期132sudocp-i/etc/kubernetes/admin.$HOME/.kube/configsudo chown$(id-u):$(id-g)$HOME/.kube/config(14)部署calico网络插件。root m.kube#kubectl apply-f htps:/docs.projectcalico.org/v3.9/manifests/calico.yaml（15)在从节点上执行kube join命令。kubeadm join 192.168.100.150:6443-token7oahxf.bkOrywevguOxjouy1-discovery-token-ca-cert-hash sha256:4f84a48cc41343848d0b2f807c38937bc9d3d43e821f06b0c143a5282a38204(16)在master节点上检查集群信息（node的正常状态是ready,pod 的正常状态是running）。root m.kube#kubectl get nodesNAME STATUS ROLES AGEVERSIONmReady master 10mv1.14.0n1Ready91sv1.14.0(17)安装 dashboard图形界面。下载配置文件。wget htp:/ root m#vi kubernetes-dashboard.yaml其中,dashboard的镜像的默认地址无法访问,需要改为：image:- 8 页)简单、操作更灵活、安全性更高的特点。因此,Java编程语言已成为现阶段计算机软件设计中最常用的编程语言,在国内计算机软件开发工作中发挥了一定的积极作用。为了推动科技的创新和发展,开发者需更深人地学习Java 编程语言,从而有效地提升计算机软件开发工作的效率和质量。本文重点研究了Java语言在计算机软件开发中的应用策略，旨在激发开发者的编程热情，从而有效推动计算机软件行业的发展。参考文献：1孙辉中.JAVA编程语言在计算机软件开发中的应用J.网络安全技术与应用,2 0 2 2（1）：49-50.计算机应用文摘confcontainers/kubernetes-dashboard-amd64:v1.10.0按照配置文件生成服务。root m#kubectl apply-f kubernetes-dashboard.yaml完成服务生成后,可以创建一个名为“admin的管理员账号,并获取管理员账号的token值。随后，可以使用该令牌登录到Kubernetes 的图形管理界面,即通过访问“主节点IP：30 0 0 5”来实现。这标志着Kubernetes 的部署成功完成。4结束语本文通过分析现有的不同Kubernetes 部署方法以及Kubernetes 的架构原理,本文提出了一种基于脚本和docker容器的部署方法。这一方法不仅提高了部署效率,还便于故障排查，增强了可维护性。这些成果对于高等院校的科研人员和企业员工都具有重要的参考价值。参考文献：1 孔祥文，宋辰萱.基于Kubernetes的私有容器平台研究J.电子技术与软件工程,2 0 2 0(17)：18 5-18 7.2张有帅,余,尹雪龙.基于Kubernetes 的容器云平台研究与设计J.电子设计工程,2 0 2 1,2 9(2 2）：18 0-18 3+18 8.3郭雷，毛玲燕.基于Kubernetes的企业级容器云平台设计与实践J.信息技术与标准化,2 0 2 2(9)：7 3-7 7.作者简介：秦宇（19 7 6 一）,博士，高级工程师，研究方向：云计算和网络安全技术。2吴拓.Java编程语言在计算机软件开发中的应用J.无线互联科技,2 0 2 2,19(12):35-37.3杜凯.JAVA编程语言在计算机软件开发中的应用研究J.软件,2 0 2 2,43(1):9 2-9 4.4吴全娥.Java编程语言在计算机软件开发中的应用J.信息技术时代,2 0 2 2(15):6 2-6 4.5】戴云云.Java编程语言在计算机软件开发中的有效应用J.电脑校园,2 0 2 2(6)：337-338.6祁欣颖.JAVA编程语言在计算机软件开发中的应用分析J.信息技术时代,2 0 2 2(15)：53-55.作者简介：程刚（19 8 1一），本科，讲师,研究方向：计算机教学与改革、产教融合。2023 年第2 1期