1.3 Java-Plattformen: Java SE, Java EE und Java ME
Die Java-Plattform besteht aus Projekten, die es erlauben, Java-Programme auszuführen. Im Moment werden vier Plattformen unterschieden: Java SE, Java ME, Java Card und Java EE.
1.3.1 Die Java SE-Plattform
Die Java Platform Standard Edition (Java SE) – früher J2SE genannt – ist eine Systemumgebung zur Entwicklung und Ausführung von Java-Programmen. Java SE enthält alles, was zur Entwicklung von Java-Programmen nötig ist. Obwohl die Begrifflichkeit etwas unscharf ist, lässt sich die Java SE als Spezifikation verstehen und nicht als Implementierung. Damit Java-Programme übersetzt und ausgeführt werden können, müssen aber ein konkreter Compiler, Interpreter und die Java-Bibliotheken auf unserem Rechner installiert sein. Oracle bietet auf der Webseite http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/index.html ein JDK an, das die Standardimplementierung der Java SE für Windows, Solaris OS und Linux ist. Das freie und mittlerweile unter der GPL stehende OpenJDK ist die Referenzimplementierung, aber nicht die Version, die der Benutzer direkt von der Oracle-Webseite bekommt. Es spielt in diesem Buch nur eine untergeordnete Rolle, genauso wie die alternativen Implementierungen Apache Harmony und GNU Classpath. Auch gibt es verschiedene Laufzeitumgebungen, doch uns interessiert im Folgenden nur die JVM von Oracle.
Versionen der Java SE
Am 23. Mai 1995 stellte damals noch Sun Java erstmals der breiten Öffentlichkeit vor. Seitdem ist viel passiert, und in jeder Version erweiterte sich die Java-Bibliothek. In den Versionen Java 1.1 und Java 5 gab es größere Änderungen an der Programmiersprache selbst, in Java 7 ein paar. Java 8 wird größere Änderungen bekommen, die stark die Art und Weise ändern werden, wie Software geschrieben wird. Dennoch gibt es von einer Version zur nächsten kaum Inkompatibilitäten, und fast zu 100 % kann das, was unter Java N übersetzt wurde, auch unter Java N+1 übersetzt werden – nur selten gibt es Abstriche in der Bytecode-Kompatibilität.[34](Die Seite http://tutego.de/go/migratingtojava5 zeigt auf, wie Walmart der Umstieg auf Java 5 gelang – relativ problemlos: »[…] the overall feeling is that a migration to Java 1.5 in a production environment can be a mostly painless exercise.«)
| Version | Datum | Einige Neuerungen bzw. Besonderheiten |
| 1.0, Urversion | 1995 | Die 1.0.x-Versionen lösen diverse Sicherheitsprobleme. |
| 1.1 | Februar 1997 | Neuerungen bei der Ereignisbehandlung, beim Umgang mit Unicode-Dateien (Reader/Writer statt nur Streams), außerdem Datenbankunterstützung via JDBC sowie innere Klassen und eine standardisierte Unterstützung für Nicht-Java-Code (nativen Code) |
| 1.2 | November 1998 | Es heißt nun nicht mehr JDK, sondern Java 2 Software Development Kit (SDK). Swing ist die neue Bibliothek für grafische Oberflächen, und es gibt eine Collection-API für Datenstrukturen und Algorithmen. |
| 1.3 | Mai 2000 | Namensdienste mit JNDI, verteilte Programmierung mit RMI/IIOP, Sound-Unterstützung |
| 1.4 | Februar 2002 | Schnittstelle für XML-Parser, Logging, neues IO-System (NIO), reguläre Ausdrücke, Assertions |
| 5 | September 2004 | Das Java-SDK heißt wieder JDK. Neu sind generische Typen, typsichere Aufzählungen, erweitertes for, Autoboxing, Annotationen. |
| 6 | Ende 2006 | Web-Services, Skript-Unterstützung, Compiler-API, Java-Objekte an XML-Dokumente binden, System Tray |
| 7 | Juli 2011 | Kleine Sprachänderungen, NIO2, erste pure GPL?Version |
| 8 | Geplant für Mitte 2013 | Weitere Sprachänderungen wie Closures, Plattform-Modularisierung |
Die Produktzyklen waren in der Vergangenheit relativ konstant. Einen Bruch gibt es bei der Version von Java 6 auf Java 7, auf die Entwickler sehr lange warten mussten. Gründe für die Verzögerung waren a) der Aufkauf von Sun durch Oracle, b) die Änderung auf die Open-Source-Lizenz GPL und c) die Entwicklung von JavaFX, in die viel Energie investiert wurde.
| Java 7 und ein Bug |
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Fünf Tage vor dem Release von Java 7 kam ein schwerwiegender Fehler in der JVM ans Tageslicht, der bei ganz speziellen Schleifenkonstruktionen zum Absturz führte. Oracle erschien im schlechten Licht, da das Release nicht verschoben wurde und Oracle den Fehler mehr oder weniger totschwieg. Das erste Update behob den Fehler. |
Codenamen und Namensänderungen
Mit Java 5 entfiel das Präfix »1.« in der Versionskennung des Produkts. Es heißt also Java 6 statt Java 1.6 und Java 7 statt Java 1.7; in den Entwickler-Versionen bleibt die Schreibweise mit der »1.« aber weiterhin gültig.[35](http://download.oracle.com/javase/1.5.0/docs/relnotes/version-5.0.htmlhttp://java.sun.com/j2se/versioning_naming.html) Auch das Anhängsel ».0« für die Hauptversionen und die Unterversionen ist verschwunden – es bleiben ganze Zahlen mit Updates. Schlussendlich fiel auch die »2« aus den in Java 1.2 eingeführten Begriffen J2SE, J2ME und J2EE heraus; es heißt aktuell Java SE, Java ME und Java EE. Früher vergab Sun auch Codenamen, wie Tiger für Java 5, doch das ist Vergangenheit.[36](http://java.sun.com/j2se/codenames.html)
1.3.2 Java für die Kleinen
Die Java Platform, Micro Edition (Java ME) ist eine Umgebung für kompakte tragbare Computer, also PDAs, Organizer und Telefone. Java ist heutzutage auf fast jedem Handy zu finden, und Sun sprach 2007 von über 2 Milliarden Java-fähigen Telefonen.[37](Quelle: http://de.sun.com/sunnews/events/2007/20071203/pdf/TD_FRA_GoslingKeynote.pdf) Die Bedeutung der Java ME schwindet jedoch, da moderne Geräte mittlerweile so viel Power haben, dass sie eine normale JVM laufen lassen können. Die Referenzimplementierung der Java ME heißt phoneMe[38](https://phoneme.dev.java.net/) und steht unter der GPL; sie implementiert weitere Standards, wie Java Mobile Media API, Scalable 2D Vector Graphics API und weitere.
Seitenwind bekommt Java ME von Android, einem Projekt, das von Google initiiert wurde und nun in den Händen der Open Handset Alliance liegt. Android ist nicht nur eine Software-Plattform, sondern auch ein Betriebssystem. Statt einer JVM mit standardisiertem Java-Bytecode nutzt Android einen völlig anderen Bytecode und führt ihn auf der Dalvik Virtual Machine aus. Die immer noch laufende Klage von Oracle gegen Google gibt einen Eindruck von der Wichtigkeit des mobilen Markts.
1.3.3 Java für die ganz, ganz Kleinen
Mit Java Card definiert Oracle einen Standard für Java-ähnliche Programme auf Chipkarten (Smartcards). Der Sprachstandard von Java ist allerdings etwas eingeschränkt. Die Ausgabe des Java-Compilers ist ein Bytecode, der dem Standard-Bytecode ähnlich ist. Dieser Bytecode wird dann auf der Java Card Virtual Machine ausgeführt, die auf der Smart-Card (etwa einer SIM-Karte) Platz findet. Da es jedoch ganz andere Speicheranforderungen für so ein winziges System gibt, ist die Laufzeitumgebung nicht mit der Standard-JVM vergleichbar. Es gibt keine Threads und keine Garbage-Collection. Auch bei den Bibliotheken gibt es Unterschiede. Nicht nur, dass viele bekannte Klassen fehlen, umgekehrt gehören starke kryptografische Algorithmen mit zum Paket, und natürlich gehört auch ein Paket dazu, mit dem die Kartenanwendung mit der Außenwelt kommunizieren kann. Seit dem Java Card 3.0-Standard gibt es eine Classic Edition und eine Connected Edition, wobei die Connected Edition viele Einschränkungen nicht mehr hat; so gibt es nun auch bei ihr Threads und Garbage-Collection.
Mit dem Java Card-Standard können viel einfacher Programme auf Karten unterschiedlicher Hersteller gebracht werden – sofern die Karte dem Standard entspricht. Vorher war das immer etwas schwierig, da jeder Kartenhersteller unterschiedliche APIs und Tools verwendete und die Karte in der Regel in einem C-Dialekt programmiert wurde.
1.3.4 Java für die Großen
Die Java Platform, Enterprise Edition (Java EE) ist ein Aufsatz für die Java SE und integriert Pakete, die zur Entwicklung von Geschäftsanwendungen (Enterprise-Applikationen genannt) nötig sind. Dazu zählen etwa die Komponententechnologie der Enterprise JavaBeans (EJBs), JSP/JSF/Servlets für dynamische Webseiten, die JavaMail-API und weitere. Die Referenzimplementierung für Java EE 6 und Java EE 5 ist GlassFish. »Java 7 – Mehr als eine Insel« geht auf einige Bibliotheken aus der Java EE kurz ein, etwa auf JPA, JSP und Servlets.
Interessant ist zu beobachten, dass im Laufe der letzten Jahre Teile aus der Java EE in die Java SE gewandert sind, etwa JAX-WS (Web-Services), JNDI (Verzeichnisservice), JAXB (Objekt-XML-Mapping). Möglicherweise kommt in Zukunft die Technologie für objekt-relationales Mapping (JPA) aus der Java EE in die Standard Edition.
1.3.5 Echtzeit-Java (Real-time Java)
Zwar laufen bei der Java ME Programme auf Geräten mit reduziertem Speicher und eingeschränkter Prozessor-Leistungsfähigkeit, das sagt aber nichts über die Reaktionsfähigkeit der Laufzeitumgebung auf externe Ereignisse aus. Wenn ein Sensor in der Stoßstange einen Aufprall meldet, darf die Laufzeitumgebung keine 20 ms in einer Speicheraufräumaktion festhängen, bevor das Ereignis verarbeitet wird und der Airbag aufgeht. Um diese Lücke zu schließen, wurde schon früh – im Java 2001 – von der Java-Community der JSR 1, »Real-time Specification for Java« (kurz RTSJ), definiert. (Mittlerweile JSR 282 für den Nachfolger RTJS 1.1.)
Echtzeit-Anwendungen zeichnen sich dadurch aus, das es eine maximale deterministische Wartezeit gibt, die das System zum Beispiel bei der Garbage-Collection blockiert, um etwa auf Änderungen von Sensoren zu reagieren – ein Echtzeitsystem kann eine Antwortzeit garantieren, etwas, was eine normale virtuelle Maschine nicht kann. Denn nicht nur die Zeit für die Garbage-Collection ist bei normalen Laufzeitumgebungen eher unbestimmt, auch andere Aktionen unbestimmter Dauer kommen dazu: Lädt Java eine Klasse, dann zur Laufzeit. Das kann zu beliebig vielen weiteren Abhängigkeiten und Ladezyklen führen. Bis also eine Methode ausgeführt werden kann, können Hunderte von Klassendateien nötig sein, und das Laden kann unbestimmt lange dauern.
Mit Echtzeitfähigkeiten lassen sich auch Industrieanlagen mit Java steuern und lässt sich Software aus dem Bereich Luft- und Raumfahrt, Medizin, Telekommunikation und Unterhaltungselektronik mit Java realisieren. Dieser Bereich blieb Java lange Zeit verschlossen und bildete eine Domäne von C(++). Damit dies in Java möglich ist, müssen JVM und Betriebssystem zusammenpassen. Während eine herkömmliche JVM auf mehr oder weniger jedem beliebigen Betriebssystem läuft, sind die Anforderungen für Echtzeit-Java strenger. Das Fundament bildet immer ein Betriebssystem mit Echtzeitfähigkeiten (Real-Time Operating System (RTOS)), etwa Solaris 10, Realtime Linux, QNX, OS-9 oder VxWorks. Darauf setzt eine Echtzeit-JVM auf, eine Implementierung der Realtime-Spezifikation, wie die JamaicaVM (http://aicas.com/jamaica.html) oder Aonix Perc Pico von Atego (http://www.atego.com/capabilities/real-time). Real-time Java (RT-Java) unterscheidet sich so auch in Details, etwa dass Speicherbereiche direkt belegt und freigegeben werden können (scoped memory), dass mehr Thread-Prioritäten zur Verfügung stehen oder dass das Scheduling deutlich mehr in der Hand der Entwickler liegt. Die Entwicklung ist anders, findet aber unter den bekannten Werkzeugen wie IDEs, Testtools und Bibliotheken statt.
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