Conceitos Fundamentais de Java e JVM

Conceitos Fundamentais de Java: JVM, Garbage Collector, JIT e HotSpot

1. Explique o que é a JVM (Java Virtual Machine), Garbage Collector, JIT e HotSpot.

• JVM (Java Virtual Machine): É um programa que carrega e executa aplicativos Java, convertendo bytecodes em código executável de máquina. A JVM gerencia os aplicativos durante a execução. Graças à JVM, programas Java podem funcionar em qualquer plataforma (hardware e software) que possua uma versão da JVM, tornando-os independentes da plataforma.
• Garbage Collector: Responsável por liberar espaço na memória, removendo objetos que não estão mais sendo utilizados.
• JIT (Just-In-Time Compiler): Técnica utilizada para otimizar o desempenho da JVM, atuando como um compilador em tempo de execução.
• HotSpot: Tecnologia da JVM que detecta partes do código que são executadas com frequência (geralmente dentro de loops) e as otimiza para melhor desempenho.

Variáveis de Ambiente Java: JAVA_HOME, PATH e CLASSPATH

2. Quais são as três variáveis de ambiente que devem ser criadas ou atualizadas na instalação do Java? Explique para que serve cada uma delas.

• JAVA_HOME: Define o diretório raiz da instalação do Java. É usada para configurar outras variáveis e referenciada por aplicativos e frameworks Java.
• PATH: Lista de diretórios que contêm aplicativos executáveis. Ao adicionar o diretório de executáveis do Java ao PATH, podemos chamá-los de qualquer local no computador.
• CLASSPATH: Indica à JVM onde procurar as bibliotecas (classes Java) necessárias para a execução de um programa.

Classloader e Bytecode Verifier

3. Explique o que faz o Classloader e o Bytecode Verifier.

• Classloader: Responsável por carregar todas as classes necessárias para a execução do programa Java.
• Bytecode Verifier: Verifica a integridade do bytecode para garantir que ele seja válido e seguro:
  • Testa o formato dos fragmentos de código.
  • Verifica se há códigos ilegais.

Comandos Java: java, javac, javadoc e javap

4. Para que servem os comandos "java", "javac", "javadoc" e "javap"?

• java: Executa aplicações Java compiladas (bytecodes).
• javac: Compilador de código fonte Java que gera bytecodes (.class).
• javadoc: Gera documentação a partir do código fonte Java.
• javap: Desmontador Java, que exibe informações sobre os arquivos de classe (bytecodes).

Processo de Criação e Execução de um Programa Java

5. Explique o processo para se criar um programa Java, desde a edição do código até a execução do programa.

1. O código-fonte é criado em um editor e salvo com a extensão .java.
2. O compilador (javac) converte o código-fonte em bytecodes, armazenados em arquivos .class.
3. O Classloader carrega os bytecodes na memória.
4. O Bytecode Verifier verifica a integridade dos bytecodes.
5. A JVM interpreta e executa os bytecodes.
6. O HotSpot otimiza a execução de partes do código frequentemente executadas.

O processo de compilação em Java ocorre em duas fases:

1. Compilação do código-fonte para bytecode, garantindo portabilidade entre diferentes plataformas.
2. Durante a execução, a JVM traduz os bytecodes para linguagem de máquina específica da plataforma.

Ambientes JSDK e JRE

6. Explique o que são e o que compõem os ambientes JSDK e JRE.

• JDK (Java Development Kit): Kit de desenvolvimento que permite criar sistemas de software na plataforma Java. Inclui o JRE, compilador, ferramentas de desenvolvimento, etc.
• JRE (Java Runtime Environment): Ambiente de execução Java. Permite executar aplicações Java compiladas (bytecodes). Inclui a JVM, bibliotecas e outros componentes necessários.

Bytecode: Definição e Importância

7. O que é Bytecode e qual sua importância?

Bytecode é o resultado da compilação de arquivos fonte Java. É uma representação intermediária do código, em uma linguagem "pseudo-máquina", que a JVM pode interpretar e transformar em linguagem de máquina para execução. A importância do bytecode reside na portabilidade: o mesmo bytecode pode ser executado em qualquer plataforma que tenha uma JVM.

Java: Multiplataforma

8. Por que podemos dizer que o Java é multiplataforma? E o que é preciso ter numa plataforma para que eu execute um aplicativo Java nela?

Java é multiplataforma porque o bytecode pode ser executado em qualquer sistema operacional que possua uma JVM. A JVM é fornecida para várias plataformas e executa o bytecode da mesma forma em todas elas. Para executar um aplicativo Java, é necessário ter a JVM instalada na plataforma.

Vantagens da Linguagem Java Orientada a Objetos

9. Cite e justifique 4 motivos para se usar a linguagem Java orientada a objeto.

• Classes: Representam um conjunto de objetos com características semelhantes, promovendo a organização e reutilização de código.
• Associação: Mecanismo pelo qual um objeto utiliza os recursos de outro, permitindo a construção de sistemas complexos a partir de interações entre objetos.
• Métodos: Definem as ações que os objetos podem realizar, encapsulando o comportamento dos objetos.
• Encapsulamento: Separa os aspectos internos e externos de um objeto, protegendo os dados e simplificando o uso dos objetos.

Compilação vs. Interpretação em Java

10. Qual a diferença entre compilação e interpretação? Explique por que o Java leva vantagem em ser compilado e interpretado.

• Linguagem Compilada: O código-fonte é traduzido diretamente para linguagem de máquina (código executável) pelo compilador, antes da execução.
• Linguagem Interpretada: O código-fonte é executado linha por linha por um interpretador, que traduz cada instrução para linguagem de máquina em tempo de execução.

Java combina compilação e interpretação. O código-fonte é compilado para bytecode (uma forma intermediária), e o bytecode é interpretado pela JVM. Isso oferece as vantagens de ambas as abordagens:

• Portabilidade: O bytecode é independente da plataforma.
• Desempenho: A JVM pode otimizar a execução do bytecode em tempo de execução (JIT).

Siglas: IDE, API e GUI

11. Explique as siglas IDE, API e GUI.

• IDE (Integrated Development Environment): Ambiente de Desenvolvimento Integrado. Software que fornece ferramentas para auxiliar no desenvolvimento de software (editor de código, compilador, depurador, etc.).
• API (Application Programming Interface): Interface de Programação de Aplicativos. Conjunto de rotinas, protocolos e ferramentas para construir software e aplicativos.
• GUI (Graphical User Interface): Interface Gráfica do Usuário. Permite a interação com dispositivos digitais através de elementos gráficos (ícones, botões, janelas, etc.).

Redução de Custos de TI com Java

12. Por que motivo podemos afirmar que a tecnologia Java permitiu a redução nos custos de T.I pelas empresas?

Java foi projetado para permitir o desenvolvimento de aplicações portáteis e de alto desempenho para uma ampla variedade de plataformas. Ao disponibilizar aplicações entre ambientes heterogêneos, as empresas podem:

• Fornecer mais serviços.
• Aumentar a produtividade.
• Melhorar a comunicação e colaboração.
• Reduzir o custo de propriedade das aplicações.