Библиотеки Java: что это такое, чем отличаются, где их взять

Библиотеки Java — наборы предварительно написанных классов и методов, предназначенные для выполнения различных задач программирования. Иначе говоря, библиотеки дают Java-разработчикам готовые инструменты для работы с файлами, сетевого взаимодействия, обработки данных, создания графического интерфейса и многого другого. Использование библиотек ускоряет процесс разработки и повышает качество кода. 

Рассказываем, какие библиотеки Java сейчас популярны, для чего они нужны и как выбрать подходящую для своего проекта.

Библиотека или фреймворк?

Фреймворк — это набор библиотек, который предоставляет структуру для разработки приложения. Он состоит из инструментов для решения разных задач: управление зависимостями, обработка событий, работа с базой данных. Фреймворки обычно сложнее и требуют больше времени на изучение, но они позволяют быстрее разрабатывать приложения, так как предоставляют готовые решения для многих задач.

Основные различия между фреймворком и библиотекой:

1. Степень контроля приложения. В случае с библиотекой, разработчик использует ее методы, чтобы выполнить определенные задачи. Фреймворк в свою очередь определяет структуру приложения. Библиотеку можно сравнить с набором инструментов в ящике. Вы берете нужный инструмент, когда вам нужно, и используете его в своем проекте так, как хотите. Фреймворк можно сравнить с готовым конструктором LEGO с инструкцией. 
2. Обратная связь. Библиотеки обычно не требуют такого уровня обратной связи, как фреймворки. Разработчик работает с библиотекой, вызывает ее методы и получает результат. Если разработчик использует фреймворк, то все приложение будет построено на фреймворке, это требует соблюдения определенных правил и структур.
3. Размер и сложность. Фреймворки обычно более крупные и сложные, чем библиотеки. Они предоставляют полноценные структуры и концепции для построения приложений определенного типа. Библиотеки обычно предоставляют отдельные функции и инструменты для выполнения специфических задач.

Наиболее популярные фреймворки в Java — Spring Framework для создания веб-приложений и Hibernate для работы с базами данных.

Где взять библиотеки Java

Библиотеки Java можно найти и загрузить из различных источников. Некоторые из них входят в стандартную библиотеку Java (Java Standard Edition), которая содержит более тысячи библиотек, кроме стандартных. Другие библиотеки можно загрузить из репозиториев Maven, Gradle или других менеджеров. Также многие библиотеки имеют свои официальные веб-сайты, где их можно найти и загрузить.

Обзор популярных библиотек

Выбор библиотеки зависит от конкретной задачи и требований проекта. Важно также учитывать качество кода, производительность и лицензионные ограничения. Однако есть несколько известных и широко используемых библиотек, которые обычно рассматриваются как подходящие для большинства задач в программировании на Java. 

Java Standard Library

Стандартная библиотека Java — одна из самых популярных и используемых, содержит список инструментов, упрощающих работу, широкий набор классов и интерфейсов, инструментов и функций для разработки различных типов приложений. Основные компоненты стандартной библиотеки Java:

• Java Core API — основные классы и интерфейсы, необходимые для разработки любого Java-приложения. Сюда входят классы для работы с коллекциями (ArrayList, HashMap), вводом-выводом (InputStream, OutputStream), многопоточностью (Thread, Runnable), строками (String, StringBuilder).
• Java Collections Framework — набор классов и интерфейсов для высокоэффективной реализации структур данных, таких как списки, множества, карты и очереди.
• Java I/O API — API для работы с вводом-выводом данных, включающее классы и интерфейсы для чтения и записи данных из и в различные источники — файлы, сетевые соединения, память и другие.
• Java Networking API — API для разработки сетевых приложений, включающее классы и интерфейсы для работы с сокетами, протоколами TCP/IP и UDP, URL и другие.
• Java Concurrency API — API для разработки многопоточных приложений, включающее классы и интерфейсы для синхронизации потоков, создания исполнителей, выполнения параллельных задач и другое.
• Java JDBC API — API для работы с базами данных, включающее классы и интерфейсы для выполнения SQL-запросов, управления соединениями с базой данных, выполнения транзакций и другое.
• Java Time API — API для работы с датами и временем, представленное в пакете java.time. Оно включает в себя классы и интерфейсы для представления дат, временных интервалов, временных зон, форматирования и различных операций с датами и временем.

Это лишь небольшой обзор компонентов стандартной библиотеки Java. Эти компоненты предоставляют основные инструменты и функциональность для разработки широкого спектра приложений на языке Java.

Apache Commons

Набор утилит, предоставляющий полезные классы и методы для общих задач программирования: работа с коллекциями, работа с файлами, работа с потоками. Можно сказать, что это проект с открытым исходным кодом, который фокусируется на всех аспектах повторно используемых компонентов Java. Он состоит из трех частей:

• Собственное сообщество — содержит повторно используемые компоненты Java.
• Common Sandbox — рабочее пространство для разработки Java-компонентов.
• Commons Dormant — репозиторий, содержащий неактивные компоненты.

Возможности Apache Commons: Java-классы, компоненты математики и статистики, утилиты ввода-вывода, утилиты для журналирования, помощник JDBC, расширение платформы Java Collections.

Google Guava

Библиотека, расширяющая функциональность стандартной библиотеки Java, включающая удобные классы и методы для работы с коллекциями, строками, функциональным программированием и другими областями. 

Это еще один проект с открытым исходным кодом, разработанный Google. Он содержит все необходимые коллекции, утилиты, средства параллелизма, манипуляции со строками и многое другое. По сравнению с библиотекой Apache Commons, Google Guava очень простая, и у нее хороший дизайн. Основные функции Google Guava: утилиты ввода-вывода, строковые утилиты, хеширование, расширение платформы сбора данных Java и кэширование.

Jackson

Библиотека Jackson — это, по сути, набор библиотек обработки данных. Java-разработчики сталкиваются с данными разных типов. При разработке программного обеспечения их приходится сохранять, загружать и передавать данные в различные форматы. Чаще всего для этих задач используется формат JSON-данных. Jackson — мощная библиотека для работы с JSON в Java, обеспечивающая сериализацию и десериализацию JSON-данных в объекты Java и наоборот. 

Библиотека Jackson JSON — библиотека для передачи файла .class в формат JSON или строку JSON. Библиотека Java Jackson обеспечивает привязку данных и аннотации, которые могут преобразовывать объекты POJO в данные или генерировать POJO из данных. POJO — аббревиатура Plain Old Java Object (Простой старый объект Java). Термин POJO введен в Java-сообщество для обозначения класса, который не зависит от каких-либо специальных библиотек или фреймворков.

Google Gson

Google Gson похожа на Jackson, который в основном используется для преобразования объектов Java в JSON и наоборот. Google Gson помогает преобразовать объект Java в JSON и другие форматы при разработке мобильных приложений, а также при написании и использовании Rest API в приложениях Java.

Он поддерживает большое количество дженериков Java и предоставляет собственные представления объектов. Программисты могут преобразовать уже существующие неизменяемые объекты в JSON или сформировать их и сгенерировать из JSON с помощью библиотеки Google-json.

JUnit

JUnit — одна из наиболее важных платформ Java для написания и запуска автоматических тестов, проверяющих корректность работы кода. JUnit стал стандартом в индустрии разработки программного обеспечения и незаменимым инструментом для обеспечения качества кода и ускорения процесса разработки. 

У библиотеки простой и интуитивно понятный интерфейс для написания тестов. Он опирается на аннотации Java для обозначения тестовых методов и их конфигурации, что делает процесс написания тестов простым и эффективным.

Log5j / Slf4j

Популярные библиотеки для логирования в Java, обеспечивающие гибкие и мощные инструменты для регистрации сообщений и мониторинга работы приложений.

Log5j — одна из легких и быстрых библиотек логирования на Java. Она доступна в версии Java5 или более поздних. Log5j — это расширенная версия другой популярной библиотеки Log4j. С точки зрения стиля он похож на Log4j, но использует функцию varargs Java, которую Log4j не использует. Функция varargs позволяет передавать любое количество аргументов любому методу журналирования.

Log5j также предоставляет такие методы, как debugf, errorf, Fatalf, logf и Tracef, которые позволяют динамическое форматирование методов журналирования. Эти методы очень эффективны, когда сообщения не протоколируются.

Slf4j означает простой фасад логирования для Java. Он работает как абстракция для различных платформ ведения журнала, что позволяет конечному пользователю подключить нужную структуру ведения журнала во время развертывания. Чтобы перенести исходный код Java с помощью Slf4j, на рынке доступно несколько инструментов миграции, которые легко переносят проекты на использование Slf4j API.

HTTP-библиотеки Java

В мире Java существует несколько HTTP-библиотек, которые предоставляют возможность выполнять HTTP-запросы и работать с веб-ресурсами. Некоторые из них входят в состав стандартной библиотеки Java. Рассмотрим другие:

• Apache HttpClient — популярная библиотека для выполнения HTTP-запросов в Java. Она предоставляет мощные и гибкие возможности для работы с HTTP, включая поддержку прокси-серверов, аутентификацию, управление сеансами, кеширование, работу с SSL и многое другое.
• OkHttp — современная и производительная библиотека для работы с HTTP. Она предоставляет простой и элегантный API для выполнения HTTP-запросов и работы с ответами. OkHttp обеспечивает поддержку HTTP/2, кеширование, перенаправления, аутентификацию, управление соединениями и другие возможности. Эта библиотека часто используется в современных Java-приложениях и обеспечивает высокую производительность.
• Spring WebClient — часть Spring Framework и предоставляет асинхронный и реактивный API для выполнения HTTP-запросов в Java. WebClient обеспечивает поддержку функционального программирования и реактивных потоков, что делает его удобным для работы в асинхронных приложениях и микросервисах. Он также интегрируется хорошо с другими компонентами Spring и может использоваться вместе с Spring Boot для создания современных веб-приложений.

DOM (Document Object Model)

DOM — стандартная технология для работы с XML-документами в Java. Это популярная у разработчиков библиотека, которая представляет XML-документ в виде древовидной структуры, где каждый узел представляет собой часть XML-документа. DOM позволяет читать, создавать и модифицировать XML-документы. Она может быть не самым эффективным средством при работе с большими XML-файлами или документами с глубокой вложенностью из-за необходимости загрузки всего документа в память.

Как выбрать нужную библиотеку

В статье мы рассмотрели ряд ключевых библиотек Java, которые играют важную роль в разработке современных программных решений. Начиная с объемной стандартной библиотеки Java и заканчивая различными специализированными, предназначенными для работы с JSON, XML, HTTP-запросами и другими аспектами разработки.

Библиотеки Java являются незаменимым инструментом для разработчиков, они позволяют сократить время разработки, повысить производительность и обеспечить высокое качество программного продукта. Независимо от того, делаете ли вы веб-приложения, мобильные приложения, сервисы или встраиваемое программное обеспечение, библиотеки Java предлагают широкий спектр инструментов и возможностей для реализации идей.

Таким образом, умение использовать различные библиотеки Java — ключевой навык для любого Java-разработчика, который позволяет создавать мощные и современные программные решения, отвечающие требованиям рынка и пользователей.