محیط زمان اجرای جاوا چیست؟

محیط زمان اجرای جاوا یا JRE یا (Java Runtime Environment) به زبان ساده در آموزش برنامه نویسی، محیطی است که برنامه‌های نوشته شده به زبان جاوا در آن اجرا می‌شوند. این محیط نرم‌افزاری، شامل مجموعه‌ای از ابزارها و کتابخانه‌هایی است که برای اجرای صحیح برنامه‌های جاوا ضروری هستند.

JRE چگونه کار می‌کند؟

محیط زمان اجرای جاوا (Java Runtime Environment) در بالای سیستم عامل اجرا می‌شود و منابع اضافی مخصوص جاوا را فراهم می‌کند. کیت توسعه جاوا (JDK) و JRE برای ایجاد یک محیط زمان اجرا پایدار که فایل‌های برنامه جاوا را بر روی هر ماشینی اجرا می‌کند، با یکدیگر تعامل دارند. JRE از سه مولفه اصلی زیر برای این کار استفاده می‌کند.

ClassLoader

• کتابخانه‌های کلاس جاوا شامل مجموعه‌ کدهای از پیش نوشته شده هستند که می‌توانید در صورت نیاز آن‌ها را فراخوانی کنید. آن‌ها کار توسعه دهندگان جاوا را با ارائه متدهای داخلی که عمدتا برای کارهای رایج و پیش پا افتاده مانند گرفتن ورودی از کاربران، نمایش خروجی به کاربران و غیره نوشته شده‌اند، ساده می‌کنند. همه برنامه‌های جاوا به چندین کتابخانه کلاس ارجاع می‌دهند. Java ClassLoader به صورت پویا تمام فایل‌های کلاس لازم را در صورت درخواست در ماشین مجازی جاوا (JVM) بارگذاری می‌کند.

Bytecode verifier

• کیت توسعه جاوا یک کامپایلر دارد که کدهای انگلیسی مانندی که شما می‌نویسید را به یک نسخه زبان ماشین به نام بایت کد جاوا تبدیل می‌کند. آن‌ها بایت‌کد تایید کننده در فرمت JRE فرمت را به  دقت بررسی می‌کنند و قبل از بارگذاری آن در ماشین مجازی جاوا بررسی می‌کند. به عنوان مثال، اگر کد یکپارچگی سیستم یا حقوق دسترسی را نقض کند، JRE فایل کلاس را بارگذاری نمی‌کند.

مفسر (Interpreter)

• پس از بارگیری موفقیت آمیز بایت‌کد، مفسر جاوا نمونه ماشین مجازی جاوا را ایجاد می‌کند که برنامه جاوا را بر روی لایه‌های زیرین ماشین اجرا می‌کند.

از کجا می توان JRE را دانلود کرد؟

برای دانلود JRE، می‌توانید به وب‌سایت رسمی اوراکل مراجعه کنید. نسخه‌های مختلفی از JRE برای سیستم‌عامل‌های مختلف و معماری‌های پردازنده‌های مختلف ارائه شده است.

مولفه‌های JRE چیستند؟

به غیر از مولفه‌های اصلی محیط زمان اجرای جاوا (Java Runtime Environment) چندین مؤلفه نرم افزاری دیگر نیز وجود دارند که به اجرای کارآمدتر برنامه‌های جاوا کمک می کند. از مولفه‌های مهم در این زمینه به موارد زیر باید اشاره کرد:

ابزارهای توسعه

• JRE شامل ابزارهای توسعه‌ای مانند جعبه ابزار رابط کاربری است که می‌توانید از آن‌ها برای بهبود کیفیت برنامه‌های خود استفاده کنید. از مولفه‌های مهم در این زمینه به موارد زیر باید اشاره کرد:

Java 2D

Java 2D یک رابط برنامه‌نویسی کاربردی (API) است که می توانید از آن برای ترسیم گرافیک‌های دو بعدی و ایجاد رابط‌های کاربری غنی، بازی‌ها، انیمیشن‌ها و جلوه‌های ویژه به زبان جاوا استفاده کنید.

Swing

• Swing یک رابط کاربری گرافیکی سبک وزن (GUI) است که سفارشی‌سازی‌های انعطاف‌پذیر و کاربر پسند را ارائه می‌دهد.

Abstract Window Toolkit

• Abstract Window Toolkit  یک رابط کاربری گرافیکی است که می‌توانید از آن برای ساخت اشیاء رابط کاربری مانند دکمه‌ها، پنجره‌ها و نوارهای اسکرول استفاده کنید.

چرا JRE برای اجرای برنامه‌های جاوا ضروری است؟

برای درک بهتر این موضوع، بیایید به یک مثال ساده تشبیه کنیم:

فرض کنید یک برنامه جاوا، یک دستور پخت غذا است. این دستور پخت به زبان جاوا نوشته شده و برای انسان قابل فهم است. اما کامپیوتر نمی‌تواند این دستور پخت را به طور مستقیم اجرا کند. کامپیوتر فقط با زبان ماشین (زبان صفر و یک) سروکار دارد.

JRE در این مثال نقش آشپز را ایفا می‌کند:

• تفسیر دستور پخت: JRE (آشپز) دستور پخت جاوا را می‌خواند و آن را به زبان قابل فهم برای کامپیوتر (زبان ماشین) ترجمه می‌کند.
• تهیه مواد اولیه: JRE به دنبال مواد اولیه مورد نیاز برای اجرای دستور پخت می‌گردد. این مواد اولیه همان کتابخانه‌های کلاس هستند که در JRE وجود دارند.
• پخت غذا: JRE دستور پخت را مرحله به مرحله اجرا کرده و غذا (برنامه) را آماده می‌کند.

به طور خلاصه، JRE برای اجرای برنامه‌های جاوا ضروری است، زیرا:

• تبدیل کد به زبان ماشین: کدهای جاوا به صورت بایت‌کد نوشته می‌شوند که برای ماشین قابل فهم نیستند. JVM (بخشی از JRE) این کدها را به زبان ماشین تبدیل می‌کند تا قابل اجرا باشند.
• مدیریت حافظه: JVM مدیریت حافظه را به صورت خودکار انجام می‌دهد و از بروز خطاهای ناشی از مدیریت نادرست حافظه جلوگیری می‌کند.
• امنیت: JVM دارای مکانیزم‌های امنیتی مختلفی است که از اجرای کدهای مخرب جلوگیری می‌کند.
• پلتفرم مستقل: یکی از مهمترین ویژگی‌های جاوا، پلتفرم مستقل بودن آن است. به این معنی که یک برنامه جاوا که روی یک سیستم عامل نوشته شده، با داشتن JRE مناسب، می‌تواند روی سیستم عامل‌های دیگر نیز اجرا شود.

در واقع، JRE یک پل ارتباطی بین کدهای جاوا و سخت‌افزار کامپیوتر است.

مزایای استفاده از JRE:

۱. پلتفرم مستقل (Write Once, Run Anywhere):

• قابلیت حمل بالا: برنامه‌های جاوا را می‌توان تقریباً روی هر سیستم‌عاملی که JRE روی آن نصب شده باشد، اجرا کرد. این ویژگی به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا با نوشتن یک بار کد، برنامه خود را در پلتفرم‌های مختلف توزیع کنند.
• کاهش هزینه‌های توسعه: با توجه به قابلیت حمل، نیازی به نوشتن نسخه‌های مختلف از یک برنامه برای سیستم‌عامل‌های مختلف نیست.

۲. امنیت:

• محیط اجرای ایزوله: JVM (ماشین مجازی جاوا) که هسته اصلی JRE است، یک محیط اجرای ایزوله ایجاد می‌کند که از تداخل برنامه‌های جاوا با سایر برنامه‌های سیستم عامل جلوگیری می‌کند.
• مدیریت حافظه خودکار: JVM به طور خودکار حافظه را مدیریت می‌کند و از بروز خطاهای ناشی از مدیریت نادرست حافظه جلوگیری می‌کند.
• مکانیزم‌های امنیتی: JRE دارای مکانیزم‌های امنیتی مختلفی است که از اجرای کدهای مخرب جلوگیری می‌کند.

۳. مدیریت حافظه خودکار:

• کاهش خطاهای برنامه‌نویسی: با مدیریت خودکار حافظه، توسعه‌دهندگان نیازی به نگرانی در مورد آزادسازی حافظه ندارند و این امر منجر به کاهش خطاهای برنامه‌نویسی می‌شود.
• افزایش پایداری برنامه‌ها: مدیریت صحیح حافظه، باعث افزایش پایداری و طول عمر برنامه‌ها می‌شود.

۴. کتابخانه‌های غنی:

• قابلیت استفاده مجدد از کد: JRE شامل کتابخانه‌های غنی از کلاس‌ها و توابع از پیش نوشته شده است که توسعه‌دهندگان می‌توانند از آن‌ها برای انجام کارهای مختلف استفاده کنند.
• تسریع در توسعه: با استفاده از کتابخانه‌های موجود، توسعه‌دهندگان می‌توانند به سرعت برنامه‌های خود را توسعه دهند.

۵. جامعه بزرگ توسعه‌دهندگان:

• حمایت و پشتیبانی: جاوا یک زبان برنامه‌نویسی بسیار محبوب است و جامعه بزرگی از توسعه‌دهندگان دارد. این جامعه، منابع آموزشی، کتابخانه‌ها و ابزارهای متنوعی را برای توسعه‌دهندگان فراهم می‌کند.
• حل سریع مشکلات: در صورت بروز هرگونه مشکل، توسعه‌دهندگان می‌توانند از کمک و پشتیبانی جامعه جاوا بهره‌مند شوند.

۶. پایداری:

• زبان برنامه‌نویسی اصیل: جاوا یک زبان برنامه‌نویسی اصیل و پایدار است که سال‌هاست مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• توسعه مداوم: جاوا به طور مداوم در حال توسعه و بهبود است و نسخه‌های جدید آن با ویژگی‌های جدید و بهبود یافته منتشر می‌شوند.

۷. کاربرد در حوزه‌های مختلف:

• توسعه نرم‌افزارهای سازمانی: جاوا به طور گسترده در توسعه نرم‌افزارهای سازمانی، وب اپلیکیشن‌ها، برنامه‌های اندرویدی و بسیاری از حوزه‌های دیگر استفاده می‌شود.

+ چه تفاوتی میان JRE، JVM و JDK وجود دارد؟

۱. JDK (Java Development Kit) کیتی است که محیط لازم برای توسعه و اجرای (اجرای) برنامه جاوا را فراهم می کند. JDK یک کیت (یا بسته) است که شامل دو عنصر است

• ابزارهای توسعه (برای ارائه محیطی برای توسعه برنامه های جاوا)
• JRE (برای اجرای برنامه جاوا).

۲. JRE (Java Runtime Environment) یک بسته نصبی است که محیطی را برای اجرای (و نه توسعه) برنامه (یا برنامه کاربردی) جاوا در رایانه شما فراهم می کند. JRE فقط توسط کسانی استفاده می شود که فقط می خواهند برنامه های جاوا را اجرا کنند که کاربران نهایی سیستم شما هستند.

۳. JVM ( Java Virtual Machine) بخش بسیار مهمی از JDK و JRE است زیرا در هر دو گنجانده یا ادغام شده است. هر برنامه جاوا را که با استفاده از JRE یا JDK اجرا می کنید، وارد JVM می شود و JVM وظیفه اجرای خط به خط برنامه جاوا را بر عهده دارد به همین دلیل به آن مترجم نیز می گویند.

نتیجه‌گیری

• JDK شامل JRE و همچنین ابزارهای توسعه برای ایجاد برنامه‌های جدید است.
• JRE شامل JVM و کتابخانه‌های لازم برای اجرای برنامه‌ها است.
• JVM هسته اصلی است که برنامه‌های جاوا را اجرا می‌کند.