Java基础----Java编程语言概述

Java基础----Java编程语言概述

Java编程语言概述

1-1 软件开发介绍

1.1软件开发介绍

• 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集合。有系统软件和应用软件之分。
• 人机交互方式
  • 图形化界面(Graphical User Interface GUI)这种方式简单直观，使用者易于接受，容易上手操作。
  • 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。

Pascal之父Nicklaus Wirth: “Algorithms+Data Structures=Programs”

1.2 常用命令

• 常用的DOS命令

  • dir : 列出当前目录下的文件以及文件夹
  • md : 创建目录
  • rd : 删除目录
  • cd : 进入指定目录
  • cd… : 退回到上一级目录
  • cd: 退回到根目录
  • del : 删除文件
  • exit : 退出 dos 命令行
    • 补充:echo javase>1.doc

• 常用快捷键

  • ← →:移动光标
  • ↑ ↓:调阅历史操作命令
  • Delete和Backspace:删除字符

1-2 计算机编程语言介绍

• 什么是计算机语言

  • 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，就要学习英语。

  • 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 ,PHP , Kotlin，Python，Scala等。

• 第一代语言

  • 机器语言。指令以二进制代码形式存在。

• 第二代语言

  • 汇编语言。使用助记符表示一条机器指令。
    

• 第三代语言:高级语言

  • 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

  • Python、Scala…

1.从java语言的市场需求来看

1-3 Java语言概述

1.3.1 概述

• 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。

• 是一种面向Internet的编程语言。Java一开始富有吸引力是因为Java程序可以 在Web浏览器中运行。这些Java程序被称为Java小程序(applet)。applet使 用现代的图形用户界面与Web用户进行交互。 applet内嵌在HTML代码中。

• 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。

• 后台开发:Java、PHP、Python、Go、Node.js

1.3.2 Java简史

 1991年 Green项目，开发语言最初命名为Oak (橡树)
 1994年，开发组意识到Oak 非常适合于互联网
 1996年，发布JDK 1.0，约8.3万个网页应用Java技术来制作
 1997年，发布JDK 1.1，JavaOne会议召开，创当时全球同类会议规模之最
 1998年，发布JDK 1.2，同年发布企业平台J2EE
 1999年，Java分成J2SE、J2EE和J2ME，JSP/Servlet技术诞生
 2004年，发布里程碑式版本:JDK 1.5，为突出此版本的重要性，更名为JDK 5.0  2005年，J2SE -> JavaSE，J2EE -> JavaEE，J2ME -> JavaME
 2009年，Oracle公司收购SUN，交易价格74亿美元
 2011年，发布JDK 7.0
 2014年，发布JDK 8.0，是继JDK 5.0以来变化最大的版本
 2017年，发布JDK 9.0，最大限度实现模块化
 2018年3月，发布JDK 10.0，版本号也称为18.3
 2018年9月，发布JDK 11.0，版本号也称为18.9

1.3.3 Java技术体系平台

• 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

• 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

• 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

• 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

1.3.4 Java在各领域的应用

• 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:
• 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。
• 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。
• 大数据平台开发
  各类框架有Hadoop，spark，storm，flink等，就这类技术生态 圈来讲，还有各种中间件如flume，kafka，sqoop等等 ，这些框架以及工具大多数 是用Java编写而成，但提供诸如Java，scala，Python，R等各种语言API供编程。
• 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。

1.3.5 Java语言的诞生

java之父James Gosling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。

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

1.3.6 主要特性

• 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。
• 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)。
• 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 方法激活)机制也是开发分布式应用的重要手段。
• 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。
• 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。
• 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。
• 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。
• 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。
• 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。

1-4 Java程序运行机制及运行过程

1.4.1 Java语言特点

• 特点一:面向对象
  • 两个基本概念:类、对象
  • 三大特性:封装、继承、多态
• 特点二:健壮性
  • 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
• 特点三:跨平台性
  • 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”
  • 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。

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。

1.4.2 Java核心机制

Java两种核心机制

• Java虚拟机 (Java Virtal Machine)
• 垃圾收集机制 (Garbage Collection)

核心机制—Java虚拟机

• 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。
• 对于不同的平台，有不同的虚拟机。
• 只有某平台提供了对应的java虚拟机，java程序才可在此平台运行
• 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

• 不再使用的内存空间应回收—— 垃圾回收。
  • 在C/C++等语言中，由程序员负责回收无用内存。
  • 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。
• 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。
• Java程序还会出现内存泄漏和内存溢出问题吗?Yes!

1-5 Java语言的环境搭建

• 明确什么是JDK, JRE
• 下载 JDK
• 安装 JDK
• 配置环境变量
• 验证是否成功:javac java
• 选择合适的文本编辑器或IDE开发工具

什么是JDK，JRE
JDK(Java Development Kit Java开发工具包)

• JDK是提供给Java开发人员使用的，其中包含了java的开发工具，也包括了 JRE。所以安装了JDK，就不用在单独安装JRE了。
• 其中的开发工具:编译工具(javac.exe) 打包工具(jar.exe)等

JRE(Java Runtime Environment Java运行环境)
包括Java虚拟机(JVM Java Virtual Machine)和Java程序所需的核心类库等， 如果想要运行一个开发好的Java程序，计算机中只需要安装JRE即可。

简单而言，使用JDK的开发工具完成的java程序，交给JRE去运行。

1.5.1 JDK、JRE、JVM关系

• JDK = JRE + 开发工具集(例如Javac编译工具等)
• JRE = JVM + Java SE标准类库

1.5.2 下载并安装JDK

• 官方网址:
  • www.oracle.com
  • java.sun.com
• 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空格等特殊符号。
  • 如果操作系统是64位的，软件尽量选择支持64位的(除非软件本身不区分)。
  • 当提示安装 JRE 时，正常在JDK安装时已经装过了，但是为了后续使用Eclipse等开发 工具不报错，建议也根据提示安装JRE。

1.5.3 配置环境变量

• Windows
  • 在dos命令行中敲入javac，出现错误提示:
    
  • 错误原因:当前执行的程序在当前目录下如果不存在，windows系统会在系
    统中已有的一个名为path的环境变量指定的目录中查找。如果仍未找到，会出现以上的错误提示。所以进入到jdk安装路径\bin目录下，执行javac，会看到javac参数提示信息。

每次执行 java 的工具都要进入到bin目录下，是非常麻烦的。可不可以在任何目
录下都可以执行java的工具呢?

• 根据windows系统在查找可执行程序的原理，可以将java工具所在路径定义到 path 环境变量中，让系统帮我们去找运行执行的程序。
• 配置方法:
  • 我的电脑–属性–高级系统设置–环境变量
  • 编辑 path 环境变量，在变量值开始处加上java工具所在目录，后面用 “ ; ”和其他值分隔 开即可。
  • 打开DOS命令行，任意目录下敲入javac。如果出现javac 的参数信息，配置成功。

1-6 开发体验 — HelloWorld

• 步骤:
  • 将 Java 代码编写到扩展名为 .java 的文件中。
  • 通过 javac 命令对该 java 文件进行编译。
  • 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 classTest{ } 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。

public class Test{
	public static void main(String[] args) { 
		System.out.println(“Hello World!”);
	}
}

• 步骤二:编译
  

  • 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

  • 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。