计算机软件开发的JAVA编程语言及其实际应用

杨兰

（宝鸡职业技术学院陕西宝鸡721013）

在当前计算机软件开发中比较常用的编程语言就是JAVA。JAVA编程语言也是一种面向对象语言，是具备开发价值的源代码，可以灵活应用在各种操作平台中[1-2]。虽然在市场中存在不少的编程语言，但是JAVA却占据一定的市场份额，也是程序员比较喜爱的一种编程语言。想要将JAVA编程语言灵活应用在实际的计算机软件开发中，需要对其基本性质和特点进行全面认识，继而为实际应用奠定理论基础。

1 JAVA编程语言

1.1 JAVA编程语言产生

JAVA编程语言是以C++语言为基础得到发展的，市场价值较大[3]。当前在手机游戏软件开发中所应用的操作系统基本上都是Android系统，但是JAVA仍然占据一定的比例[4]。程序员在开发软件的过程中，JAVA仍然是他们的首选语言，这和JAVA语言自身所具备的优越性密切相关。JAVA语言虽然具备特定的生命周期，但是其优越性和实用性价值仍然不可被忽略。

1.2 JAVA编程语言特点

1.2.1 简单可操作性

在实际编程的过程中应用JAVA编程语言，可以减少语言的复杂性，对于多级别继承、自动性强制性措施都进行省略，这样就会使编程大大的简化，用起来更加简单，进而提高编程语言的效率[5]。除此特点，JAVA语言还使内存空间得到有效扩大，增加了计算机软件开发的可靠性。

1.2.2 平台独立性

JAVA语言的主要指导思想为“JAVA虚拟性”[6-7]。首先需要编译为中间码，其次装载和校验，最后在编译为机器码，最后执行。整个过程中有效的屏蔽掉了平台环境所具备的具体特点。

1.2.3 面向对象特点

面向对象是一种比较新型的编程理念，也是最近几年在计算机软件开发领域所出现的程序设计理念[8]。主要是把客观的元素进行分类，再封装参数，采用成员变量等相关的方式对元素的性质和状态进行描述，最终采用相应的方式来实现软件的功能。

2 JAVA编程语言的实际应用——以游戏机器人平台JAVA语言图形编程工具设计为例

2.1 JAVA图形软件设计背景论述

图形编程工具设计是计算机软件技术开发过程中的具体内容[9-10]。当前青少年广泛沉迷于游戏，为了缓解这一现状，开发出游戏机器人，让其代替自己玩游戏。玩家首先需要对自己所玩的游戏机器人进行编程，然后根据具体的游戏结果来修改自己的程序。青少年对于这种语言编程并不熟悉，为了解决这个问题，设计出JAVA图形编程工具，使编程简化。比如下文的基本条件判断语句：

使用图1的图形表示框来表示这个过程，只需要简单的填写就行，当然想要实现这个目的需要设计图形编辑语言和相应的编译工具。

本次以该图形编程工具软件为例，展开详细分析。

2.2 JAVA图形软件总体设计流程

2.2.1 总体结构设计

本设计以Eclipse为平台，而此平台就是以JAVA为基础的框架和服务。

图1 基本条件语句

图形编辑工具需要由代码转换器、编译器和图形变换器等3个基本的模块构成[11]。图形化的编程方法由图形编辑器进行提供，后台的模型会存储和记录程序的全部信息。代码转换器则是把图形编辑器收集到的信息进行翻译和转换，使其符合JAVA的语言规范。编译器是对代码转换器所生成的文本代码进行转换，软件框架如图2所示。

图2 软件结构图

2.2.2 图形编程语言设计

图形编程语言采用元建模机制，在对JAVA语言进行参考的基础上实现的，主要目的使用来描述比较抽象的语义和语法。实现抽象语法和具体语法（图形符号和语音元素）区分开来。抽象语法的扩充也就是具体的语法过程，把元模型中的各个基本的元素以及关联约束，以特定的图形符号映射出来[12]。

1）抽象语法的定义

元模型所规定的是语言的元素之间的各种构造关系[13]。图3中所显示的是图形语言中出现的基本元素，根据图3看出if else和segment之间都存在着聚合关联关系。

图3 元模型结构示意图

图形语言中的元素不仅具有以上一点，还对loop，ldentifier modifiner type等语言元素进行定义。

2）语义定义

元模型借助于自然语言来对图形语言进行定义，并且说明原因元素之间关系的实际含义是什么[14]。本设计应用if else语句，所以需要对相关属性进行定义，Segment为语句块（如图3所示）。

2.3 JAVA图形编辑器设计

图形编辑器的设计是以MVC构架模式为基础，实现应用程序控制层、表现层和数据层的有效分析，从而使三者独立演化。模型是对软件处理应用问题的一种内在抽象。使应用问题的核心数据、处理过程和逻辑关系等被封装。

2.3.1 设计视图

用户想要实现图形方式的变成，必须要依赖相应的图形符号，这就需要把语言元模型中的元素转化和映射为特定的图形符号。在图3中可以发现segment元素，需要把它映射为图4类型的普通矩形。而图3中的if else需要映射为图5复杂图形。

图4 segment元素映射图形

图5 if else映射图形

视图的图形类还需要涉及到图形编辑的相关问题，比如导航连接线、组合分离和尺寸的修改等[15]。图5中的映射图形在本次设计中的实际界面应用情况如图6所示，在if else所对应的视图上方矩形中出现了两个箭头相互连接的赋值语句图形符号，说明箭头末端的语句需要先进行执行。

2.3.2 设计模型

每个视图图形在编辑器的后台需要创立相对应的模型，使视图图像的相关代码信息得到保存。编辑器创建的模型实际上就是元模型当中含有的那些基本元素的对象。模型设计的工作就是对元模型中基本元素和各个元素之间的关联约束进行编码。在图6中可以发现if else条件语句所对应的后台模型正是条件变量值“2+2＞3”。

图6 实际操作示意图

在实际设计过程中可以在元模型中加入相应的管理监听器机制，这样可以使客户程序吊桶模型对象，实现对内内部值的修改时，模型对象将会按照相应的规则和变化来做出相应的反应，并且会把这个反应反送给向对应的监听器。监听器再根据得到的数据信息做出反应动作。图7中是采用属性编辑器对条件语句的判断条件修订之后，对应模型所修订的结果值“（1+2）≥3”。而安装的管理监听器机制内部也发生修改条件变量的“set”，而且把修改前后的新值和旧值都发送到监听器中。

图7 修订结果值

2.3.3 控制器设计

1）对模型对象进行监听

控制器是试图和模型的协调工作，每个控制器都能够实现监听器接口，而且还可以以监听器的形式驻留在对应的模型对象内部。如果模型对象通知数据发生相应的变化之后，控制器会根据数据变化的形式来创建新的视图或者根据对应视图来选择连接、尺寸和位置等，从而使对应视图和模型整体上保持最高的一致性。

根据图7中的数据可以发现，如果用户按下了属性编辑器中的“finish”按钮，实现对条件语句的修改确定之后，后台模型中的对象就会将这种变化通知给相对应的控制器。之后，控制器就会把条件语句中所对应的视图条件字串进行修改，将其改为“（1+2）≧3”。

2）接受编辑，反馈结果

我们为图6的控制器配备了编辑策略类控制器功能，此种策略类的控制器会根据用户的实际需求而生成删除条件语句的相应命令类对象，即“delete comand”。当用户选择了条件语句并且按下delete按键之后，该条件语句控制器中的component policy对象就会生成对应的删除对象，最后再生成后台模型对象。在通知相关的控制器之后，编辑器的前台就会对视图进行刷新。

2.4 设计代码转换器

代码转换器需要使用对应的翻译软件自动生成符合JAVA编程语言规范的文本代码。翻译部件需要以代码模板机制为基础进而落实翻译功能。此机制一般会把文本代码的内容进行进一步的划分，将其分为变化较快的局部细节和较稳定的主体框架。

实际设计过程中需要为各个元素配备相应的翻译部件。翻译结束之后元素实例也会转化为实例等价的JAVA代码字符串。代码模板机制具体体现在翻译部件需要按照事先设定好的顺序、形式和位置向缓冲变量写入文本代码。图5中的条件语句，可以将其翻译为JAVA代码，如下：

2.5 试用结果分析

本次以JAVA编程语言为基础设计的图形编程工具，被集成应用到实验室开发游戏机器人平台当中，将其当做图形变成游戏的必要手段。根据具体的实验得出结果，如表1所示。

表1 常规和JAVA语言图形编辑器使用效果对比

本次以JAVA编程语言程序为基础，设计相应的图像编辑软件，从而设计相应的游戏机器人，这是JAVA编程语言在计算机信息技术中应用的具体表现。通过具体的设计和试验验证，发现JAVA编程语言在图像编程工具设计方面具备以下几方面的优点：1）更加形象，理解难度降低，帮助软件开发者更好的理清思路；2）不需要掌握高难度的编程方法和知识；3）使软件开发者能够更好的理解抽象性问题，使程序设计的效率得到有效提高。

3 结论

进入到21世纪之后，人们的确已经迈入到信息化发展时代，计算机软件和网络技术的应用已经成为人们生活和工作中离不开的重要工具。JAVA编程语言自身具有简洁性、建议性和泛用性等优点，使传统编程语言的缺点得到有效改善，也是当前计算机软件开发过程中无法被取代的重要技术。本次通过JAVA编程语言在游戏机器人平台图形编程中的实际应用为例，分析JAVA编程语言的应用方法和特点。

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