JAVA语言程序设计

计算机包括硬件（ hardware ) 和软件（ software) 两部分。一般来说，硬件包括计算机中可以看得见的物理部分，而软件提供看不见的指令，这些指令控制硬件并且使得硬件完成特定的任务。学习一种程序设计语言，并不一定要了解计算机硬件知识，但是如果你了解一些硬件知识的话，它的确可以帮助你更好地理解程序中指令对于计算机及其组成部分的功效。

1.1 计算机硬件概述

一台计算机是由以下几个主要的硬件组件构成

处理器（CPU)

（1）中央处理器CPU

CPU（Central Processing Unit） 中央处理器，是一块超大规模的集成电路，功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据，处于硬件架构的北桥芯片组中，相当于计算机的心脏

（2）图形图像处理器GPU

GPU英文全称Graphic Processing Unit，中文翻译为“图形处理器”。GPU是相对于CPU的一个概念，由于在现代的计算机中（特别是家用系统，游戏的发烧友）图形的处理变得越来越重要，需要一个专门的图形的核心处理器。

GPU的作用
GPU是显示卡的“心脏”，也就相当于CPU在电脑中的作用，它决定了该显卡的档次和大部分性能，同时也是2D显示卡和3D显示卡的区别依据。2D显示芯片在处理3D图像和特效时主要依赖CPU的处理能力，称为“软加速”。3D显示芯片是将三维图像和特效处理功能集中在显示芯片内，也即所谓的“硬件加速”功能。显示芯片通常是显示卡上最大的芯片（也是引脚最多的）。现在市场上的显卡大多采用NVIDIA和ATI两家公司的图形处理芯片。

存储设备（例如，磁盘和光盘）

数据以二进制方式储存在硬盘中,存储器是计算机的“记忆”装置，它的主要功能是存储程序和数据，并能在计算机运行过程中高速、自动的完成程序或数据的存取。

存储器有两种，分别叫做内存储器和外存储器。

内存储器：微型计算机的内存储器是由半导体器件构成的。从使用功能上分，有随机存储器 （Random Access Memory，简称RAM），又称读写存储器；只读存储器（Read Only Memory，简称为ROM）。是非永久性存储设备。

外存储器的种类很多，又称辅助存储器。外存通常是磁性介质或光盘，像硬盘，软盘，磁带，CD等，能长期保存信息，并且不依赖于电来保存信息，但是其速度与内存相比非常且价格较内存相比非常低廉。

计算机存储信息的基本单位是位（bit），即一位可以存储一个二进制数“0”或“1”，每8位二进制数合在一起称为一个字节（Byte，简称1B）。
存储容量指存储器所能存储的全部二进制信息量，通常以字节B为单位。常见的存储容量大小的单位还有KB（千字节），MB（兆字节），GB（吉字节），TB（太字节）。换算关系为：

1 KB=1024 B; 1 MB=1024 KB; 1 GB=1024 MB; 1 TB=1024 GB

输入设备（例如，鼠标和键盘）

是指向计算机输入信息（文字、图像、声音、数据、程序等）的设备，如：键盘、鼠标、摄像头、扫描仪等。值得注意的是外部存储器也是一种输入设备。
输出设备（例如，显示器和打印机）

输出设备（显示器、音响、打印机、绘图机）

是指计算机向外界输出信息的设备，如显示器、音箱等

笔记本常见接口（例如，调制解调器和网卡）

就目前电脑来说，大多有3个USB接口、一个HDMI接口、网线接口以及一个TYPE-C接口。

1.2 计算机软件概述

什么是软件？
软件：是一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合。
数据：能够被计算机所识别的东西，在硬盘中以文件形式存储。
指令：对数据进行的相关操作。
软件的分类
系统软件：主要负责控制和管理计算机底层硬件，为用户提供最基本的计算机功能，也是专门用于运行其他应用程序的平台。
应用软件：只要处理特殊领域问题的软件，为用户提供更多专项的计算机功能，必须基于系统软件运行。

什么是软件开发？
开发其实就是制作软件的过程。可分为如下步骤
需求分析–需求设计–编码–测试–后期维护
所谓的制作软件，就是将我们自身的想法和需求通过软件交给计算机执行，于是，便有了计算机编程语言

1.3 计算机编程语言概述

计算机语言是进行程序设计的工具，又称程序设计语言。

程序设计语言的分类

机器语言：计算机唯一能直接识别的语言，由二进制的0、1代码组成。

汇编语言：用助记符和地址符号来表示指令的语言。

高级语言：面向问题的程序设计语言，又称算法语言。

用汇编语言和高级语言编写的程序，必须通过语言处理程序处理后计算机才能执行。
用高级语言编写的程序陈伟源程序或源代码
解释器：从源代码中读取一条语句，将其翻译为机器代码或者虚拟机代码，然后立刻执行
编译器：将整个源代码翻译为机器代码文件，然后执行该机器代码文件
内存存储临时性数据，硬盘存储永久性数据
为何不直接从硬盘读取？
硬盘读取效率慢，cpu读取效率快，硬盘频率跟不上cpu，但内存可以

这里只要讲述JAVA语言。

1.4 Java概述

Java 是功能完善的通用程序设计语言，可以用来开发健壮的任务关键的应用程序。现 在，它不仅用于 Web 程序设计，而且用于在服务器、台式计算机和移动设备上开发跨平台的独立应用程序。用它开发过与火星探测器通信并控制其在火星上行走的代码。许多曾经认为 Java 言过其实的公司现在使用Java 开发分布式应用程序，便于客户和合作伙伴在 Internet上访问。现在，一旦开发新的项目，公司都会考虑如何利用Java 使工作变得更加容易。

三种Java技术架构
java跨平台原理

因为程序都需要编译生成字节码文件(.class)，而字节码文件生成后是结构中立的中间文件格式，即可看作是无关于源文件(.java)也无关于虚拟机（JVM）的文件，这样在不同机器上执行同一份.class文件他们的执行结果也相同。

JAVA字节码通过虚拟机翻译（解释）给不同的平台，这个过程就叫做跨平台。JAVA字节码文件只有一个，但针对不同的平台会有不同的虚拟机，比如有Mac平台的虚拟机、Linux平台的虚拟机、Windows平台的虚拟机等等……究其原因，实现跨平台最根本的东西是虚拟机（JVM）

1.5 Java开发环境搭建

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。
首先我们需要下载java开发工具包JDK，地址链接Oracle官网
在下载页面中你需要选择接受许可，并根据自己的系统选择对应的版本，本文以 Window 64位系统为例
下载后JDK的安装根据提示进行，还有安装JDK的时候也会安装JRE，一并安装就可以了。

安装JDK，安装过程中可以自定义安装目录等信息，例如我们选择安装目录为 C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_241。

配置环境变量
1.安装完成后，右击"我的电脑"，点击"属性"，选择"高级系统设置"；
2.选择"高级"选项卡，点击"环境变量"；
在 “系统变量” 中设置 属性，“PATH”,若已存在则点击"编辑"，不存在则点击"新建"。
变量设置参数如下：
变量名：Path
变量值：%JAVA_HOME%\bin;%JAVA_HOME%\jre\bin;
*注意：在 Windows10 中，Path 变量里是分条显示的，我们需要将 %JAVA_HOME%\bin;%JAVA_HOME%\jre\bin; 分开添加，否则无法识别：

测试JDK是否安装成功

1、“开始”->“运行”，键入"cmd"；
2、键入命令: java -version、java、javac 几个命令，出现以下信息，说明环境变量配置成功；

1.6 编译和运行Java程序

一：编写源文件

一个源文件可以有多个类（class）,但只能有一个类是public类
如果有一个类是public类，那么源文件的名字必须与这个类的名字完全相同，扩展名是 .java(注意这个有个点)
如果源文件没有public类，那么只要名字和某个类相同，且扩展名是.java也可以

二：保存源文件

保存类型选择为所以类型，编码选择为ANSI，后缀名修改为.java。

三：编译源文件

假如我的A.java源文件在D盘里面（直接在D盘中，而不是D盘下某个文件夹中）
此时在cmd中由C盘转D盘：

编译源文件：
javac A.java

此时会发现D盘中多出一个A.class文件，这就是编译好的文件

运行：
紧接上步，输入java A

此时运行成功

public class A{ 
	/*创建一个类名A的程序*/
	public static void main (String[] args){
		System.out.print("你是宇宙无敌最可爱");}
	/*输出*/
}

注意：在编译时候可能会出现的问题

（1）如果回车后出现javac不是内部或外部命令，也不是可运行的程序或批处理文件
解决方法：
方法一：重新设置环境变量
方法二：在MS-DOS命令窗口输入path D:\jdk1.8_241\bin（这个是你jdk）并回车，然后再编译
（2）如果出现两个公共类，而名字是B.java或者是C.java,编译时候会出现问题
(源文件可以有多个类，但只能有一个类是public类)
不可以带着文件夹运行