計算機軟件開發的JAVA編程語言及其實際應用

楊蘭

（寶雞職業技術學院陜西寶雞721013）

在當前計算機軟件開發中比較常用的編程語言就是JAVA。JAVA編程語言也是一種面向對象語言，是具備開發價值的源代碼，可以靈活應用在各種操作平臺中[1-2]。雖然在市場中存在不少的編程語言，但是JAVA卻占據一定的市場份額，也是程序員比較喜愛的一種編程語言。想要將JAVA編程語言靈活應用在實際的計算機軟件開發中，需要對其基本性質和特點進行全面認識，繼而為實際應用奠定理論基礎。

1 JAVA編程語言

1.1 JAVA編程語言產生

JAVA編程語言是以C++語言為基礎得到發展的，市場價值較大[3]。當前在手機游戲軟件開發中所應用的操作系統基本上都是Android系統，但是JAVA仍然占據一定的比例[4]。程序員在開發軟件的過程中，JAVA仍然是他們的首選語言，這和JAVA語言自身所具備的優越性密切相關。JAVA語言雖然具備特定的生命周期，但是其優越性和實用性價值仍然不可被忽略。

1.2 JAVA編程語言特點

1.2.1 簡單可操作性

在實際編程的過程中應用JAVA編程語言，可以減少語言的復雜性，對于多級別繼承、自動性強制性措施都進行省略，這樣就會使編程大大的簡化，用起來更加簡單，進而提高編程語言的效率[5]。除此特點，JAVA語言還使內存空間得到有效擴大，增加了計算機軟件開發的可靠性。

1.2.2 平臺獨立性

JAVA語言的主要指導思想為“JAVA虛擬性”[6-7]。首先需要編譯為中間碼，其次裝載和校驗，最后在編譯為機器碼，最后執行。整個過程中有效的屏蔽掉了平臺環境所具備的具體特點。

1.2.3 面向對象特點

面向對象是一種比較新型的編程理念，也是最近幾年在計算機軟件開發領域所出現的程序設計理念[8]。主要是把客觀的元素進行分類，再封裝參數，采用成員變量等相關的方式對元素的性質和狀態進行描述，最終采用相應的方式來實現軟件的功能。

2 JAVA編程語言的實際應用——以游戲機器人平臺JAVA語言圖形編程工具設計為例

2.1 JAVA圖形軟件設計背景論述

圖形編程工具設計是計算機軟件技術開發過程中的具體內容[9-10]。當前青少年廣泛沉迷于游戲，為了緩解這一現狀，開發出游戲機器人，讓其代替自己玩游戲。玩家首先需要對自己所玩的游戲機器人進行編程，然后根據具體的游戲結果來修改自己的程序。青少年對于這種語言編程并不熟悉，為了解決這個問題，設計出JAVA圖形編程工具，使編程簡化。比如下文的基本條件判斷語句：

使用圖1的圖形表示框來表示這個過程，只需要簡單的填寫就行，當然想要實現這個目的需要設計圖形編輯語言和相應的編譯工具。

本次以該圖形編程工具軟件為例，展開詳細分析。

2.2 JAVA圖形軟件總體設計流程

2.2.1 總體結構設計

本設計以Eclipse為平臺，而此平臺就是以JAVA為基礎的框架和服務。

圖1 基本條件語句

圖形編輯工具需要由代碼轉換器、編譯器和圖形變換器等3個基本的模塊構成[11]。圖形化的編程方法由圖形編輯器進行提供，后臺的模型會存儲和記錄程序的全部信息。代碼轉換器則是把圖形編輯器收集到的信息進行翻譯和轉換，使其符合JAVA的語言規范。編譯器是對代碼轉換器所生成的文本代碼進行轉換，軟件框架如圖2所示。

圖2 軟件結構圖

2.2.2 圖形編程語言設計

圖形編程語言采用元建模機制，在對JAVA語言進行參考的基礎上實現的，主要目的使用來描述比較抽象的語義和語法。實現抽象語法和具體語法（圖形符號和語音元素）區分開來。抽象語法的擴充也就是具體的語法過程，把元模型中的各個基本的元素以及關聯約束，以特定的圖形符號映射出來[12]。

1）抽象語法的定義

元模型所規定的是語言的元素之間的各種構造關系[13]。圖3中所顯示的是圖形語言中出現的基本元素，根據圖3看出if else和segment之間都存在著聚合關聯關系。

圖3 元模型結構示意圖

圖形語言中的元素不僅具有以上一點，還對loop，ldentifier modifiner type等語言元素進行定義。

2）語義定義

元模型借助于自然語言來對圖形語言進行定義，并且說明原因元素之間關系的實際含義是什么[14]。本設計應用if else語句，所以需要對相關屬性進行定義，Segment為語句塊（如圖3所示）。

2.3 JAVA圖形編輯器設計

圖形編輯器的設計是以MVC構架模式為基礎，實現應用程序控制層、表現層和數據層的有效分析，從而使三者獨立演化。模型是對軟件處理應用問題的一種內在抽象。使應用問題的核心數據、處理過程和邏輯關系等被封裝。

2.3.1 設計視圖

用戶想要實現圖形方式的變成，必須要依賴相應的圖形符號，這就需要把語言元模型中的元素轉化和映射為特定的圖形符號。在圖3中可以發現segment元素，需要把它映射為圖4類型的普通矩形。而圖3中的if else需要映射為圖5復雜圖形。

圖4 segment元素映射圖形

圖5 if else映射圖形

視圖的圖形類還需要涉及到圖形編輯的相關問題，比如導航連接線、組合分離和尺寸的修改等[15]。圖5中的映射圖形在本次設計中的實際界面應用情況如圖6所示，在if else所對應的視圖上方矩形中出現了兩個箭頭相互連接的賦值語句圖形符號，說明箭頭末端的語句需要先進行執行。

2.3.2 設計模型

每個視圖圖形在編輯器的后臺需要創立相對應的模型，使視圖圖像的相關代碼信息得到保存。編輯器創建的模型實際上就是元模型當中含有的那些基本元素的對象。模型設計的工作就是對元模型中基本元素和各個元素之間的關聯約束進行編碼。在圖6中可以發現if else條件語句所對應的后臺模型正是條件變量值“2+2＞3”。

圖6 實際操作示意圖

在實際設計過程中可以在元模型中加入相應的管理監聽器機制，這樣可以使客戶程序吊桶模型對象，實現對內內部值的修改時，模型對象將會按照相應的規則和變化來做出相應的反應，并且會把這個反應反送給向對應的監聽器。監聽器再根據得到的數據信息做出反應動作。圖7中是采用屬性編輯器對條件語句的判斷條件修訂之后，對應模型所修訂的結果值“（1+2）≥3”。而安裝的管理監聽器機制內部也發生修改條件變量的“set”，而且把修改前后的新值和舊值都發送到監聽器中。

圖7 修訂結果值

2.3.3 控制器設計

1）對模型對象進行監聽

控制器是試圖和模型的協調工作，每個控制器都能夠實現監聽器接口，而且還可以以監聽器的形式駐留在對應的模型對象內部。如果模型對象通知數據發生相應的變化之后，控制器會根據數據變化的形式來創建新的視圖或者根據對應視圖來選擇連接、尺寸和位置等，從而使對應視圖和模型整體上保持最高的一致性。

根據圖7中的數據可以發現，如果用戶按下了屬性編輯器中的“finish”按鈕，實現對條件語句的修改確定之后，后臺模型中的對象就會將這種變化通知給相對應的控制器。之后，控制器就會把條件語句中所對應的視圖條件字串進行修改，將其改為“（1+2）≧3”。

2）接受編輯，反饋結果

我們為圖6的控制器配備了編輯策略類控制器功能，此種策略類的控制器會根據用戶的實際需求而生成刪除條件語句的相應命令類對象，即“delete comand”。當用戶選擇了條件語句并且按下delete按鍵之后，該條件語句控制器中的component policy對象就會生成對應的刪除對象，最后再生成后臺模型對象。在通知相關的控制器之后，編輯器的前臺就會對視圖進行刷新。

2.4 設計代碼轉換器

代碼轉換器需要使用對應的翻譯軟件自動生成符合JAVA編程語言規范的文本代碼。翻譯部件需要以代碼模板機制為基礎進而落實翻譯功能。此機制一般會把文本代碼的內容進行進一步的劃分，將其分為變化較快的局部細節和較穩定的主體框架。

實際設計過程中需要為各個元素配備相應的翻譯部件。翻譯結束之后元素實例也會轉化為實例等價的JAVA代碼字符串。代碼模板機制具體體現在翻譯部件需要按照事先設定好的順序、形式和位置向緩沖變量寫入文本代碼。圖5中的條件語句，可以將其翻譯為JAVA代碼，如下：

2.5 試用結果分析

本次以JAVA編程語言為基礎設計的圖形編程工具，被集成應用到實驗室開發游戲機器人平臺當中，將其當做圖形變成游戲的必要手段。根據具體的實驗得出結果，如表1所示。

表1 常規和JAVA語言圖形編輯器使用效果對比

本次以JAVA編程語言程序為基礎，設計相應的圖像編輯軟件，從而設計相應的游戲機器人，這是JAVA編程語言在計算機信息技術中應用的具體表現。通過具體的設計和試驗驗證，發現JAVA編程語言在圖像編程工具設計方面具備以下幾方面的優點：1）更加形象，理解難度降低，幫助軟件開發者更好的理清思路；2）不需要掌握高難度的編程方法和知識；3）使軟件開發者能夠更好的理解抽象性問題，使程序設計的效率得到有效提高。

3 結論

進入到21世紀之后，人們的確已經邁入到信息化發展時代，計算機軟件和網絡技術的應用已經成為人們生活和工作中離不開的重要工具。JAVA編程語言自身具有簡潔性、建議性和泛用性等優點，使傳統編程語言的缺點得到有效改善，也是當前計算機軟件開發過程中無法被取代的重要技術。本次通過JAVA編程語言在游戲機器人平臺圖形編程中的實際應用為例，分析JAVA編程語言的應用方法和特點。

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