Java语言概述

一、Java语言概述

1.1 基础知识

• 软件开发
  软件，即一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的合集。有系统软件（操作系统）和应用软件（不同应用）之分。
• 人机交互方式
  ① 图形化界面（Graphical User Interface GUI）这种方式简单直观，使用者易于接受，容易操作上手。
  ② 命令行方式（Command Line Interface CLI）需要有一个控制台，输入特定的指令，让计算机完成一些操作。较为麻烦，需要记住一些命令。
• 常用的DOS命令
  ① dir：列出当前目录下的文件以及文件夹
  ② md：创建目录
  ③ rd：删除目录
  ④ cd：进入指定目录
  ⑤ cd..：退回到上一级目录
  ⑥ cd\：退回到根目录
  ⑦ del：删除文件
  ⑧ exit：退出dos命令行

1.2 Java语言概述

什么是计算机语言

1. 语言：是人与人之间用于沟通的一种方式。例如：中国人与中国人用普通话沟通。而中国人要和英国人交流，英国人要学习中文。
2. 计算机语言：人与计算机交流的方式。
   如果人要与计算机交流，那么就要学习计算机语言。
   计算机语言有很多种，如：C，C++，Java，python，PHP等。
3. 第一代语言：打孔机——纯机器语言；第二代语言：汇编；第三代语言：C、Pascal、Fortran面向过程的语言、C++面向过程/面向对象、Java跨平台的纯面向对象的语言、.NET跨语言的平台

什么是Java——从java语言的诞生、特点说起

1. java之父Jgosling团队在开发”Green”项目时，发现C缺少垃圾回收系统，还有可移植的安全性、分布程序设计、和多线程功能。最后，他们想要一种易于移植到各种设备上的平台。
2. Java确实是从C语言和C++语言继承了许多成份，甚至可以将Java看成是类C语言发展和衍生的产物。比如Java语言的变量声明，操作符形式，参数传递，流程控制等方面和C语言、C++语言完全相同。但同时，Java是一个纯粹的面向对象的程序设计语言，它继承了 C++语言面向对象技术的核心。Java舍弃了C语言中容易引起错误的指针（以引用取代）、运算符重载（operator overloading）、多重继承（以接口取代）等特性，增加了垃圾回收器功能用于回收不再被引用的对象所占据的内存空间。JDK1.5又引入了泛型编程（Generic Programming）、类型安全的枚举、不定长参数和自动装/拆箱

Java语言的主要特性

1. Java语言是易学的。Java语言的语法与C语言和C++语言很接近，使得大多数程序员很容易学习和使用Java。
2. Java语言是强制面向对象的。Java语言提供类、接口和继承等原语，为了简单起见，只支持类之间的单继承，但支持接口之间的多继承，并支持类与接口之间的实现机制（关键字为implements）。
3. Java语言是分布式的。Java语言支持Internet应用的开发，在基本的Java应用编程接口中有一个网络应用编程接口（java net），它提供了用于网络应用编程的类库，包括URL、URLConnection、Socket、ServerSocket等。Java的RMI（远程方法**）机制也是开发分布式应用的重要手段。
4. Java语言是健壮的。Java的强类型机制、异常处理、垃圾的自动收集等是Java程序健壮性的重要保证。对指针的丢弃是Java的明智选择。
5. Java语言是安全的。Java通常被用在网络环境中，为此，Java提供了一个安全机制以防恶意代码的攻击。如：安全防范机制（类ClassLoader），如分配不同的名字空间以防替代本地的同名类、字节代码检查。
6. Java语言是体系结构中立的。Java程序（后缀为java的文件）在Java平台上被编译为体系结构中立的字节码格式（后缀为class的文件），然后可以在实现这个Java平台的任何系统中运行。
7. Java语言是解释型的。如前所述，Java程序在Java平台上被编译为字节码格式，然后可以在实现这个Java平台的任何系统的解释器中运行。
8. Java是性能略高的。与那些解释型的高级脚本语言相比，Java的性能还是较优的。
9. Java语言是原生支持多线程的。在Java语言中，线程是一种特殊的对象，它必须由Thread类或其子（孙）类来创建。

语言概述

1. 是SUN(Stanford University Network，斯坦福大学网络公司)1995年推出的一门高级编程语言。
2. 95年，SUN发布JDK 1.0，98年，JDK1.2，后续JDK1.3， 1.4，1.5（更名为Java5.0）最新为JDK10。
3. 是一种面向Internet的编程语言。
4. 随着Java技术在web方面的不断成熟，已经成为Web应用程序的首选开发语言。

Java技术平台

1. Java SE(Java Standard Edition)标准版
   支持面向桌面级应用（如Windows下的应用程序）的Java平台，提供了完整的Java核心API，此版本以前称为J2SE
2. Java EE(Java Enterprise Edition)企业版
   是为开发企业环境下的应用程序提供的一套解决方案。该技术体系中包含的技术如:Servlet 、Jsp等，主要针对于Web应用程序开发。版本以前称为J2EE
3. Java ME(Java Micro Edition)小型版
   支持Java程序运行在移动终端（手机、PDA）上的平台，对Java API有所精简，并加入了针对移动终端的支持，此版本以前称为J2ME
4. Java Card
   支持一些Java小程序（Applets）运行在小内存设备（如智能卡）上的平台

Java在各领域中的应用

1. 从Java的应用领域来分，Java语言的应用方向主要表现在以下几个方面：
2. 企业级应用：主要指复杂的大企业的软件系统、各种类型的网站。Java的安全机制以及它的跨平台的优势，使它在分布式系统领域开发中有广泛应用。应用领域包括金融、电信、交通、电子商务等。
3. Android平台应用：Android应用程序使用Java语言编写。Android开发水平的高低很大程度上取决于Java语言核心能力是否扎实。
4. 移动领域应用，主要表现在消费和嵌入式领域，是指在各种小型设备上的应用，包括手机、PDA、机顶盒、汽车通信设备等。

1.3 Java程序运行机制

Java语言的特点

1. 特点一：面向对象 女朋友才叫对象
   ① 两个基本概念：类、对象
   ② 三大特性：封装、继承、多态
2. 特点二：健壮性 完善性
   吸收了C/C++语言的优点，但去掉了其影响程序健壮性的部分（如指针、内存的申请与释放等），提供了一个相对安全的内存管理和访问机制
3. 特点三：跨平台性 jvm
   ① 跨平台性：通过Java语言编写的应用程序在不同的系统平台上都可以运行。“Write once , Run Anywhere”，一次编写，处处运行
   ② 原理：只要在需要运行 java 应用程序的操作系统上，先安装一个Java虚拟机 (JVM Java Virtual Machine) 即可。由JVM来负责Java程序在该系统中的运行。

Java两种核心机制

1. Java虚拟机（Java Virtal Machine），JVM
2. 垃圾收集机制（Garbage Collection），GC

Java语言的特点：跨平台性

因为有了JVM，同一个Java 程序在三个不同的操作系统中都可以执行。这样就实现了Java 程序的跨平台性。

核心机制——Java虚拟机

1. JVM是一个虚拟的计算机，具有指令集并使用不同的存储区域。负责执行指令，管理数据、内存、寄存器。
2. 对于不同的平台，有不同的虚拟机。
3. Java虚拟机机制屏蔽了底层运行平台的差别，实现了“一次编译，到处运行”。
   
   

核心机制——垃圾回收

1. 不再使用的内存空间应回收—— 垃圾回收。
2. 在C/C++等语言中，由程序员负责回收无用内存。
3. Java 语言消除了程序员回收无用内存空间的责任：它提供一种系统级线程跟踪存储空间的分配情况。并在JVM空闲时，检查并释放那些可被释放的存储空间。
4. 垃圾回收在Java程序运行过程中自动进行，程序员无法精确控制和干预。

1.4 Java语言环境搭建

• 下载 JDK
• 安装 JDK
• 配置环境变量
• 验证是否成功：java -version

下载、安装JDK

1. 官方网址：官方地址
2. 安装JDK
   傻瓜式安装，下一步即可。
   建议：安装路径不要有中文或者特殊符号如空格等。
   当提示安装 JRE 时，可以选择不安装。

配置环境变量

• 设置JAVA_HOME
  解压jdk的目录
• 设置CLASSPATH
  .;%JAVA_HOME%\lib\dt.jar;%JAVA_HOME%\lib\tools.jar
• 在path中加入两个新的配置
  %JAVA_HOME%\bin
%JAVA_HOME%\jre\bin

什么是JDK、JRE

简单而言，使用JDK的开发工具完成的java程序，交给JRE去运行。

JVM、JRE、JDK关系

1.5 开发体验—HelloWorld

步骤：

1. 将 Java 代码编写到扩展名为 .java 的文件中。
2. 通过 javac 命令对该 java 文件进行编译。
3. 通过 java 命令对生成的 class 文件进行运行。
   

步骤一：编写

• 选择最简单的编辑器：记事本。
• 敲入代码 class Test{ }

将文件保存成Test.java，这个文件是存放java代码的文件，称为源文件。

步骤二：编译javac 文件

• 有了java源文件，通过编译器将其编译成JVM可以识别的字节码文件。
• 在该源文件目录下，通过javac编译工具对Test.java文件进行编译。
• 如果程序没有错误，没有任何提示，但在当前目录下会出现一个Test.class文件，该文件称为字节码文件，也是可以执行的java的程序。
  

步骤三：运行java 文件名

• 有了可执行的java程序(Test.class字节码文件)
• 通过运行工具java.exe对字节码文件进行执行。
• 出现提示：缺少一个名称为main的方法。
  
• 因为一个程序的执行需要一个起始点或者入口，所以在Test类中的加入public static void main(String[] args){ }
• 对修改后的Test.java源文件需要重新编译，生成新的class文件后，再进行执行。
• 发现没有编译失败，但也没有任何效果，因为并没有告诉JVM要帮我们做什么事情，也就是没有可以具体执行的语句。
• 想要和JVM来个互动，只要在main方法中加入一句
• System.out.println(“Hello World");因为程序进行改动，所以再重新编译，运行即可。

1.6 小结第一个程序

• Java源文件以“java”为扩展名。源文件的基本组成部分是类（class），如本类中的Test类。
• Java应用程序的执行入口是main()方法。它有固定的书写格式：public static void main(String[] args) {…}
• Java语言严格区分大小写。
• Java方法由一条条语句构成，每个语句以“;”结束。
• 括号都是成对出现的，缺一不可。

1.7 常见问题及解决方法

源文件名不存在或者写错，或者当前路径错误。

类文件名写错，或者类文件不在当前路径下，或者不在classpath指定路径下。

声明为public的主类应与文件名一致，否知编译失败

编译失败，注意错误出现的行数，再到源代码中指定位置改错

1.8 注释

• 用于注解说明解释程序的文字就是注释。
• 提高了代码的阅读性；调试程序的重要方法。
• Java中的注释类型：
  单行注释 //
  多行注释/* */
  文档注释（java特有）
• 注释是一个程序员必须要具有的良好编程习惯。
• 将自己的思想通过注释先整理出来，再用代码去体现

单行注释

格式：

 //注释文字 

多行注释

格式：

/*  注释文字 */

注：

对于单行和多行注释，被注释的文字，不会被JVM（java虚拟机）解释执行。
多行注释里面不允许有多行注释嵌套。

文档注释

格式：

/**
*@author  指定java程序的作者
*@version  指定源文件的版本
*@param   方法的参数说明信息
*/

注释内容可以被JDK提供的工具 javadoc 所解析，生成一套以网页文件形式体现的该程序的说明文档。