1. diel - Úvod do Dart

Vitajte u prvého dielu on-line kurzu, ktorý vám odhalí programovací jazyk Dart. Budeme sa učiť postupne, od úplných začiatkov až po zložité konštrukcie, objektové modely a napr. Prácu s databázou alebo webové aplikácie. S trochou trpezlivosti a vytrvalosti sa z teba tak stane dobrý programátor.

Dart a Dart SDK

Dart je moderný jazyk od Google, v ktorom sú napísané napr. Google Analytics. Možno ho použiť v prehliadači, na serveri, v príkazovom riadku alebo v mobilných zariadeniach. Najčastejšie ale konkuruje na webe JavaScriptu, do ktorého sa kompiluje a kde tak poskytuje programátorom vysoký komfort. Na webe sa často stretnete s využitím frameworku AngularDart, Dart verziu webového frameworku Angular, ktorý tvorí mocný nástroj na vývoj robustných webových aplikácií.

Jazyk Dart je hojne ovplyvnený jazyky ako JavaScript, Java, C # atp. Z každého si berie rad dobrých vlastností a pridáva aj svoje vlastné novinky. Keďže je Dart veľmi podobný jazykom vychádzajúcich z jazyka C, možno sa ho naozaj ľahko naučiť.

U vývoja pre prehliadače by som sa ešte zastavil, pretože by bolo dobré spomenúť, že dlhú dobu mal Dart svoju vlastnú verziu prehliadača Dartium (vychádzajúce z Chromium) s fungujúcim Dart VM, čo znamená, že bolo možné spustiť Dart v prehliadači natívne. Jedna z vízií Dart bola, že by mohol postupne nahradiť JavaScript, čo sa (bohužiaľ) nevydarilo a Dart tím od tohto zámeru nadobro opustil, čo malo za následok mylný dojem verejnosti, že Dart ako taký končí. Opak je však pravdou. Okrem toho všetkého vyvíja Dart tím perfektný dart2js kompilátor, ktorý veľmi efektívne prevedie kód Dart do JavaScriptu.

Dart môžno využiť na vývoj konzolových / serverových aplikácií a relatívne novo aj pre vývoj veľmi rýchlych (60+ fps) multiplatformových (iOS a Android) mobilných aplikácií vo Flutter.

Dart podporuje dynamické aj statické typovanie, avšak vývoj Dart smeruje k prechodu na iba statické typovanie - avšak typ dynamic bude stále možné používať.

Ďalšou výhodou Dart je, že je úplne zadarmo a je teda dostupný všetkým vývojárom. Vývoj Dart je open source.

Aby sme plne porozumeli jazyku Dart, obzrie sa do minulosti na to, ako sa programovacie jazyky vyvíjali. Bude pre nás totiž dôležité pochopiť, ako Dart pracuje a prečo je dobré programovať práve v ňom.

Vývoj programovacích jazykov

1. generácie jazykov - Strojový kód

Procesor počítača vie vykonávať len obmedzené množstvo jednoduchých inštrukcií, ktoré sú uložené ako sekvencie bitov, sú to teda čísla. Tá sa mu zvyčajne zadávajú v hexadecimálne (šestnástkovej) sústave. Inštrukcie sú tak elementárne, že umožňujú iba napr. Sčítanie adries alebo skoky medzi inštrukciami. Nemožno napr. Jednoducho sčítať dve čísla, musíme sa na čísla pozerať ako na adresy v pamäti a také sčítaní čísel zaberie niekoľko inštrukcií. Program sčítající dve čísla by vyzeral napr. Takto:

2104
1105
3106
7001
0053
FFFE
0000

Inštrukcie sa procesora predloží v binárnej podobe. Takýto kód je samozrejme extrémne nečitateľný a závisí na inštrukčnú sade daného CPU. Určite v tomto jazyku nebude jednoduché tvoriť nejaké programy, bohužiaľ každý program musí byť nakoniec do tohto jazyka preložený, aby mohol byť na procesore počítača spustený.

2. generácia jazykov - Assembler

Assembler (skrátene ASM) nie je o nič jednoduchšie, než strojový kód, ale je ľudsky čitateľný. Jedná sa o strojový kód, v ktorom majú inštrukcie slovné označenie (kód), čiže si človek nemusí pamätať čísla. Kódy inštrukcií sa potom preloží na vyššie uvedený strojový kód. Rovnaký program by v ASM vyzeral takto:

ORG 100
LDA A
ADD B
STA C
HLT
DEC 83
DEC –2
DEC 0
END

Vidíme, že je to trochu ľudskejší, ale stále nezainteresovaní ľudia vôbec netušia, ako program funguje (vrátane mňa).

3. generácie jazykov

Jazyky v tretej generácii konečne ponúka užívateľovi určitú abstrakciu nad tým, ako program vidí počítač, zameriavajú sa na to, ako program vidí človek. Naše čísla sú vnímaná už ako premenné, zdrojový kód pripomína matematický zápis.

Sčítaní dvoch čísel by v jazyku C vyzeralo takto:

int main(void)
{
    int a, b, c;
    a = 83;
    b = -2;
    c = a + b;
    return 0;
}

Všetci asi tušíme, čo program robí, spočíta čísla 83 a -2 a výsledok uloží do premennej c. Pri všetkých jazykov tretej generácie je samozrejme výhodou vysoká čitateľnosť. S ďalším vývojom išli jazykmi ešte ďalej a priniesli objektovo orientované programovanie, ale o tom až neskôr. Jazyky v tretej generácii patria najmä do troch kategórií:

Kompilované jazyky

Kompilované (neriadené) jazyky majú teda svoj zdrojový kód v jazyku, ktorému ľudia dobre rozumie. Tento zdrojový kód sa samozrejme musí preložiť do strojového kódu, aby ho bolo možné na procesore spustiť. Tento preklad zaisťuje prekladač (kompiler), ktorý preloží naraz celý program do stroj. kódu.

Kompilácia má tieto výhody:

• Rýchlosť - Jediné zbrzdenie spočíva v jednorazovej kompilácii, preložený program potom beží porovnateľne rýchlo, ako keby bol napísaný napr. V ASM.
• Neprístupnosť zdroj. kódu - Program sa šíri už skompilovaný, nie je ho možné jednoducho modifikovať ak zároveň nevlastníte jeho zdroj. kód.
• Jednoduché odhalenie chýb vo zdroj. kódu - Ak zdrojový kód obsahuje chybu, celý proces kompilácie spadne a programátor je s chybou oboznámený. To značne zjednodušuje vývoj.

Ďalej sú tu samozrejme nevýhody:

• Závislosť na platforme - Program je stále závislý na platforme, teda od typu procesora a operačného systému. Skompilovaný program nemôžeme vziať a preniesť na inú platformu bez toho, aby bol na tejto platforme skompilovaný.
• Nemožnosť editácia - Keď sa program raz skompiluje do strojového kódu, nemožno ho editovať inak, než opätovnú kompilácií. To pochopiteľne platí i pre vyššie spomínané jazyky.
• Memory management - Vzhľadom na to, že počítač danému programu nerozumie a len mechanicky vykonáva inštrukcie, môžeme sa niekedy stretnúť s veľmi nepríjemnými chybami s pretečením pamäte. Kompilované jazyky zvyčajne nemajú automatickú správu pamäte a sú to jazyky nižšie (s nižším komfortom pre programátora). Behové chyby spôsobené najmä zlou správou pamäti sa kompilácií neodhalí.

Príkladom kompilovaných jazykov sú napr. Jazyk C, jeho objektový následník C ++ alebo Pascal alebo Delphi.

Ako sme si už hovorili, Dart sa niekedy prevádza do JavaScriptu. Tomuto procesu hovoríme tiež kompilácie, aj keď sa nejedná o natívny kód, ale o kód iného programovacieho jazyka. Kód v Dart je oveľa jednoduchšie a prehľadnejšie, do JavaScriptu ho musíme skompilovať samozrejme preto, že v prehliadačoch Dart nie je, ale JavaScript áno.

Interpretované jazyky

Interpretácia sa snažia riešiť problém prenosnosti programov medzi rôznymi platformami a tiež prichádza s vyšším komfortom pre programátora. Interpret funguje podobne, ako kompiler, len neprekladá program celý naraz, ale prekladá len to, čo je v danej chvíli potrebné. (Interpreter znamená v angličtine tlmočník, teda najprv vypočuje jednu vetu hovorcu a tú potom preloží a vysloví. Preklad prebieha počas príhovoru, teda behu programu, po vetách / inštrukciách. Kompiler / prekladač preloží rozhovor celý naraz a potom ho celý prečíta.). Môžeme si predstaviť, že vyššie uvedený zdrojový kód by interpret čítal po jednotlivých riadkoch, tú časť by vždy skompiloval do strojového kódu a vykonal. Výsledok kompilácie by zahodil a presunul by sa na ďalší riadok. Možno vám to pripadá ako plytvanie výkonom procesora a je pravda, že tento spôsob behu programu tiež nie je zrovna najrýchlejší.

Aké môže mať teda tento postup výhody? Je ich hneď niekoľko:

• Prenositeľnosť - Program je plne prenositeľný, ak existuje interpret pre danú platformu, pôjde tam zdrojový kód programu spustiť (a vývoj interpretu je ľahšie, než vývoj kompilátora).
• Jednoduchšie vývoj - Vo vyšších jazykoch sme odtienené od správy pamäte, ktorú za nás robí tzv. Garbage collector (povieme si o ňom v seriáli viac). Často tiež nemusíme ani zadávať dátové typy a máme k dispozícii vysoko komfortné kolekcie a ďalšie štruktúry.
• Stabilita - Vďaka tomu, že interpret kódu rozumie, predíde chybám, ktoré by skompilovaný program inak pokojne vykonal. Beh interpretovaných programov je teda určite bezpečnejšie, ďalej umožňuje zaujímavú vlastnosť, tzv. Reflexiu, kedy program za behu skúma sám seba, ale o tom neskôr.
• Jednoduchá editácia - Program môžeme vyvíjať po častiach a nahrávať na cieľové umiestnenie, vďaka tomu, že sa nemusí kompilovať, ho je možné jednoducho editovať "za behu".

Interpret má tri zásadné nevýhody:

• Rýchlosť - Interpretácia môže byť mnohokrát veľmi pomalá a program tak plne nevyužíva výkon počítača.
• Často ťažké hľadanie chýb - Vďaka kompilácii za behu sa chyby v kóde objavia až v tú chvíľu, kedy je kód spustený. To môže byť niekedy veľmi nepríjemné.
• Zraniteľnosť - Pretože sa program šíri v podobe zdrojového kódu, každý do neho môže zasahovať alebo kradnúť jeho časti.

Príkladom interpretovaného jazyka je napr. PHP.

Jazyky s virtuálnym strojom

Napadlo vás, čo by sa stalo, keby sa obaja dva vyššie zmienené spôsoby spojili? Ak áno, gratulujem, vynašli ste virtuálny stroj. Jedná sa o najmodernejšie podobu jazyka, ktorá je v súčasnej dobe tiež najrozšírenejšie a najlepšou voľbou pre vývoj väčšiny aplikácií. Nebudem tajiť, že do tejto kategórie spadá samotný Dart, obdobne ako C# alebo Java.

Určite ste trochu vydesení, ale verte, že sme v podstate odstránili nevýhody interpreta aj kompileru a môžeme využívať mnohé z ich výhod:

• Odhalenie chýb v zdrojovom kóde - Vďaka statickej analýze kódu jednoducho odhalíme chyby v zdrojovom kóde.
• Stabilita - Vďaka tomu, že interpret kódu rozumie, nás zastaví pred vykonaním nebezpečné operácie a na chybu upozorní. Môžeme tiež vykonávať reflexiu.
• Jednoduchý vývoj - Máme k dispozícii hitoch dátové štruktúry a knižnice, správu pamäte za nás vykonáva garbage collector.
• Slušná rýchlosť - Rýchlosť sa u virtuálneho stroja pohybuje medzi interpretom a kompilerem. Virtuálny stroj už výsledky svojej práce po použití nezahadzuje, ale dokáže ich Čachovo, sám sa teda optimalizuje pri početnejších výpočtoch a môže dosahovať až rýchlosti kompileru. Štart programu býva pomalší, pretože stroj prekladá spoločne využívané knižnice.
• Prenositeľnosť - Asi je jasné, že hotový program pobeží na každom železe, na ktorom sa nachádza virtuálny stroj.

Dart je špecifický v tom (oproti C# alebo Jave), že svoj kód neprekladá do mezikódu. Dart VM (Dart Virtual Machine) ako vstup prijíma priamo jazyk Dart. Pre statickú analýzu kódu sa využíva Static Analyzer, napríklad nástroj dartanalyzer.

Jazyky s virtuálnym strojom cťou objektovo orientované programovanie a jedná sa o súčasný vrchol vývoja v tejto oblasti. Existujú aj jazykmi 4. a 5. generácie, ale tie majú špecifické použitie a nebudeme sa s nimi tu zatiaľ zaoberať.

Teraz vieme, s čím to vlastne budeme pracovať. V budúcej lekcii, IntelliJ IDEA a prvý konzolová aplikácie , si ukážeme prácu s IDE (programátorským prostredím) IntelliJ IDEA a vytvoríme si svoj prvý program.