Desenvolvimento Web com Java: Conteúdo para todos

Introdução

Java é uma linguagem de programação orientada a objetos e multiplataforma, presente em bilhões de dispositivos ao redor do mundo. Sua versatilidade permite o desenvolvimento de aplicativos, sistemas operacionais para smartphones, softwares empresariais e muitos outros programas amplamente utilizados.

Mesmo após mais de duas décadas de existência, Java continua sendo uma das linguagens mais populares entre os desenvolvedores de aplicações. Essas características tornam o Java uma linguagem de programação versátil e relativamente fácil de aprender, sendo extremamente popular entre empresas de software e tecnologia. Para quem deseja seguir carreira na área de programação, aprender Java é uma habilidade valiosa.

Java é amplamente usado para criar aplicativos web robustos e escaláveis. Exemplos conhecidos incluem o Twitter e o LinkedIn.

História do Java

Java foi inventado por James Gosling em 1995 enquanto ele trabalhava na Sun Microsystems. No entanto, seu desenvolvimento começou em 1991 com o projeto Oak, que tinha como objetivo criar uma linguagem para televisão interativa. Como a tecnologia de cabo digital da época não suportava sua complexidade, o projeto foi renomeado para Java, inspirado no café da Indonésia, e direcionado para o desenvolvimento de aplicações multiplataforma.

A primeira versão pública, Java 1.0, foi lançada em 1996 e rapidamente ganhou popularidade, impulsionada pelo crescimento da Internet e a necessidade de uma linguagem portátil. Com o slogan "Write Once, Run Anywhere" (escreva uma vez, execute em qualquer lugar), Java permitiu que desenvolvedores criassem aplicações que rodavam em qualquer sistema com uma Máquina Virtual Java (JVM) instalada. Hoje, a linguagem é amplamente usada em diversos segmentos da tecnologia.

Aplicações Java

Java é utilizado em uma ampla variedade de aplicações, incluindo:

• Desenvolvimento Web: frameworks como Spring e Jakarta EE facilitam a criação de aplicações empresariais robustas.
• Aplicativos móveis: Android é baseado em Java, tornando a linguagem essencial para o desenvolvimento de apps móveis.
• Sistemas empresariais: empresas utilizam Java para criar soluções escaláveis e seguras.
• Internet das Coisas (IoT): dispositivos inteligentes podem ser programados em Java.
• Computação em Nuvem e Big Data: a linguagem é amplamente adotada em plataformas de nuvem e análise de grandes volumes de dados.
• Jogos: muitos jogos populares foram desenvolvidos com Java devido à sua portabilidade.

Conceitos fundamentais do Java

Programação orientada a objetos (POO)

Para compreender mais sobre Java, é essencial conhecer os princípios da programação orientada a objetos (POO), que é a base da linguagem:

Princípios da POO

• Abstração: Simplifica sistemas complexos ao esconder detalhes internos e expor apenas as funcionalidades essenciais. Em Java, isso é alcançado por meio de classes abstratas e interfaces, que definem comportamentos comuns sem expor a implementação detalhada.
• Encapsulamento: Protege os dados de acessos indevidos, permitindo interação apenas por métodos definidos. Isso é implementado utilizando modificadores de acesso como private, protected e public, garantindo a segurança dos dados dentro dos objetos.
• Herança: Permite que classes reutilizem atributos e métodos de outras classes, promovendo a reutilização de código e facilitando a manutenção. Em Java, a herança é implementada com a palavra-chave extends.
• Polimorfismo: Habilita o uso de um mesmo método de formas diferentes, aumentando a flexibilidade do código. Em Java, isso pode ser alcançado através de sobrecarga de métodos (method overloading) e sobreposição de métodos (method overriding).

Conceitos básicos da POO

• Classe: Modelo ou estrutura que define um objeto. Cada classe em Java possui atributos e métodos que determinam seu comportamento.
• Atributo: Representa as características de um objeto. Em Java, são variáveis dentro de uma classe.
• Variável: Espaço de memória que armazena dados. Podem ser variáveis de instância (pertencem a um objeto) ou variáveis de classe (compartilhadas por todos os objetos).
• Método: Conjunto de instruções que executa uma ação. Métodos podem receber parâmetros e retornar valores.
• Objeto: Instância de uma classe. Um objeto é criado utilizando a palavra-chave new.
• Instância: Processo de criação de um objeto a partir de uma classe, onde os atributos recebem valores iniciais.

Exemplo prático:

class Carro {
  String marca;
  int ano;
  
  void acelerar() {
      System.out.println("O carro está acelerando");
  }
}

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
      Carro meuCarro = new Carro(); 
      meuCarro.marca = "Toyota";
      meuCarro.ano = 2022;
      meuCarro.acelerar();
  }
}

Multiplataforma

Uma das principais vantagens do Java é sua portabilidade. O código escrito para uma plataforma, como Windows, pode ser facilmente executado em outro sistema, como um dispositivo móvel, sem precisar ser reescrito. Isso é possível porque, ao ser compilado, o código Java se transforma em um arquivo de bytecode (.class), que pode ser executado em qualquer sistema operacional que tenha uma JVM instalada. A instalação da JVM é simples e compatível com a maioria dos sistemas operacionais modernos, incluindo iOS.

Java consolidou-se como uma das linguagens mais influentes da história da computação. Sua evolução constante permitiu a adaptação às novas demandas tecnológicas, garantindo seu espaço no desenvolvimento de software. Seja para aplicações empresariais, móveis ou computação em nuvem, Java continua sendo uma escolha confiável e poderosa para desenvolvedores em todo o mundo.

Agora que já temos uma base, entraremos em foco com Desenvolvimento Web:

Desenvolvimento Web com Java

Java é amplamente usado para criação de aplicações web por ser rico em bibliotecas e frameworks:

Principais Tecnologias Utilizadas:

• Servlets e JSP (JavaServer Pages): Permitem a criação de páginas dinâmicas e interativas.
• São a base para muitas estruturas Java mais avançadas, oferecendo controle granular sobre o ciclo de vida das requisições web.
• Spring Framework: Um dos mais utilizados para criação de aplicações web, oferecendo segurança, injeção de dependência e facilidade na gestão de dados.
• O Spring Boot, uma extensão do Spring, simplifica ainda mais o desenvolvimento, com configurações automáticas e um servidor web embutido.
• Hibernate: Framework de persistência que facilita a manipulação de bancos de dados.
• Ele mapeia objetos Java para tabelas de banco de dados, eliminando a necessidade de escrever código SQL complexo.
• Jakarta EE (antigo Java EE): Conjunto de especificações para desenvolvimento empresarial robusto.
• Inclui tecnologias como Enterprise JavaBeans (EJBs), Java Persistence API (JPA) e JavaServer Faces (JSF), que fornecem uma base sólida para a criação de aplicações web robustas e escaláveis.
• Microsserviços: Java e Spring Boot são amplamente utilizados na arquitetura de microsserviços, permitindo a criação de aplicações web modulares e escaláveis.
• Contêineres (Docker e Kubernetes): A utilização de contêineres facilita a implantação e o gerenciamento de aplicações Java em ambientes de produção, aumentando a portabilidade e a escalabilidade.
• Segurança: Java oferece recursos de segurança robustos, como criptografia e autenticação, que são essenciais para proteger aplicações web contra ameaças.
• Desempenho: Java é conhecido por seu desempenho excepcional, o que o torna ideal para aplicações web que lidam com grandes volumes de tráfego.

Ambiente de Desenvolvimento

Para programar em Java, é necessário configurar um ambiente adequado e escolhi esse, mas voce pode escolher outros softwares (ferramentas de trabalho) no caso da IDE e controle de versão.

• Instalação do Java: Baixe a versão mais recente do Java Development Kit (JDK) no site oficial da Oracle ou utilize a versão OpenJDK.
• IDE para Java: Embora o IntelliJ IDEA e o Eclipse sejam populares, o VS Code também suporta Java através de extensões.
• Sistemas de Controle de Versão (VCS): O uso do Git, GitHub, GitLab e Bitbucket é essencial para gerenciar projetos, colaborar com outros desenvolvedores e acompanhar as alterações ao longo do tempo nos projetos.

Escolha do Ambiente de Execução

• Modelo Tradicional (On-Premise): Exige servidores físicos para hospedar e executar a aplicação.
• Computação em Nuvem (Cloud Computing): Provedores como Oracle, AWS, Google Cloud e Azure oferecem serviços para hospedar aplicações Java com alta escalabilidade e segurança.

Usando contêineres no Java

O uso de contêineres revolucionou a forma como aplicações Java são desenvolvidas e implantadas. Ferramentas como Docker e Kubernetes possibilitam a criação de ambientes isolados e escaláveis para aplicações Java.

Benefícios do uso de Contêineres:

• Portabilidade: Os contêineres garantem que a aplicação Java funcione da mesma maneira em qualquer ambiente.
• Escalabilidade: Kubernetes permite o escalonamento automático da aplicação conforme a demanda.
• Facilidade de Deploy: Docker simplifica a criação e distribuição de aplicações Java, eliminando problemas de compatibilidade.

Criando um contêiner para uma aplicação Java:

Docker

Para rodar uma aplicação Java em um contêiner Docker, criamos um arquivo Dockerfile com as seguintes instruções:

FROM openjdk:17
WORKDIR /app
COPY . /app
RUN javac Main.java
CMD ["java", "Main"]

E para criar e rodar o contêiner:

docker build -t minha-app-java .
docker run minha-app-java

Kubernetes

Kubernetes permite gerenciar múltiplos contêineres Java em escala. Um exemplo de arquivo de configuração para Kubernetes seria:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: java-app
spec:
replicas: 2
selector:
  matchLabels:
    app: java-app
template:
  metadata:
    labels:
      app: java-app
  spec:
    containers:
    - name: java-container
      image: minha-app-java
      ports:
      - containerPort: 8080

Com esse arquivo, basta aplicar no Kubernetes:

kubectl apply -f deployment.yaml

Imagem ilustrando como Docker e Kubernetes interagem com aplicações Java.

Explicando a imagem:

• Docker: É uma plataforma que permite criar e executar contêineres. Ou seja, o Docker é a ferramenta que possibilita "empacotar" uma aplicação e suas dependências em um contêiner, que pode ser executado em qualquer ambiente que tenha o Docker instalado. Em resumo, o Docker é o responsável por criar e gerenciar os contêineres individuais.

• Kubernetes:É uma plataforma de orquestração de contêineres. Isso significa que o Kubernetes é usado para gerenciar um grande número de contêineres, especialmente em ambientes de produção. O Kubernetes automatiza tarefas como implantação, escalonamento e gerenciamento de contêineres, garantindo que as aplicações estejam sempre disponíveis e funcionando corretamente. Em outras palavras, o Kubernetes é o "gerente" que organiza e controla os contêineres, que podem ser criados com o Docker.

Em resumo:

• O Docker cria e executa os contêineres.
• O Kubernetes gerencia e orquestra os contêineres em grande escala.

Portanto, eles se complementam: o Docker fornece a tecnologia para criar contêineres, e o Kubernetes fornece a infraestrutura para gerenciá-los.

Importância da documentação do Java

A documentação oficial do Java é um recurso essencial para desenvolvedores de todos os níveis. Ela fornece detalhes sobre a sintaxe da linguagem, APIs, bibliotecas e boas práticas para escrever código eficiente e seguro. Consultar regularmente a documentação ajuda a resolver dúvidas, otimizar o desenvolvimento e acompanhar as atualizações da linguagem.

Documentação Oficial: Java SE Documentation

Conclusão

O desenvolvimento web com Java é uma excelente opção para criar aplicações seguras e escaláveis. Com uma sólida compreensão dos conceitos de orientação a objetos, frameworks modernos e um ambiente de desenvolvimento bem configurado, é possível criar soluções eficientes para diversos cenários. O uso de contêineres como Docker e Kubernetes potencializa ainda mais a escalabilidade e portabilidade das aplicações Java.

Java continua sendo uma escolha confiável para empresas e desenvolvedores, que procuram por aplicações e soluções escaláveis.

Referências

• Oracle. (2024). Java SE Documentation.
• Spring Framework Official Documentation.
• Hibernate ORM Documentation.
• Docker Documentation.
• Kubernetes Documentation.

Fernanda Araujo

Entusiasta de tecnologia e estudante de Análise e Desenvolvimento de Sistemas, sempre em busca constante por aprendizado e novas experiencias. Além da tecnologia e computação, meus hobbies incluem escrita, anime e viajar.

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