Java学习总结之Java程序设计概述

一、走进Java

Java是一个完整的平台,有一个庞大的库,其中包含了很多可重用的代码和一个提供诸如安全性、跨操作系统的可移植性以及自动垃圾收集等服务的执行环境。它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。

二、Java"白皮书"的关键术语

1) 简单性

Java语法是C++语法的一个“纯净”版本。这里没有头文件、指针运算(甚至指针语法)、结构、联合、操作符重载、虚基类等。其剔除了C++中许多很少使用、难以理解、易混淆的特性。目前看来，这些特性带来的麻烦远远多于其带来的好处。

2) 面向对象

简单地讲，面向对象设计是一种程序设计技术。传统结构化程序设计主要通过设计一系列的过程(即算法)来解决问题，即算法+数据结构=程序，先要确定如何操作数据，再决定如何组织数据使之便于操作。而面向对象程序设计将数据域(属性)和对数据的操作(方法)绑定在一个对象中，将数据放在第一位，然后再考虑操作数据的算法。

3) 分布式

Java有一个丰富的例程库，用于处理像HTTP和FTP之类的TCP/IP协议。Java应用程序能通过URL打开和访问网络上的对象，其便捷程度就好像访问本地文件一样。

4) 健壮性

Java的设计目标之一在于使得Java编写的程序具有多方面的可靠性。Java投入了大量的精力进行早期的问题检测(编译时检测)，后期动态的检测(运行时检测)，并消除了容易出错的情况。

5) 安全性

Java适用于网络/分布式环境。为了达到这个目标，在安全方面投入了很大精力。使用Java可以构建防病毒、防篡改的系统。

6) 体系结构中立

Java源文件经过编译生成中间字节码文件(.class)，这是一种体系结构中立的文件格式，精心设计的字节码不仅可以很容易地在任何带Java虚拟机(JVM)的平台上运行，而且还可以动态地翻译成本地机器代码，即Java程序可以"一次编译，处处运行"。当然，解释虚拟机指令肯定会比全速运行机器指令慢很多。虚拟机有一个选项，可以将执行最频繁的字节码序列翻译成机器码，这一过程称为即时编译。

7) 可移植性

与C和C++不同，Java规范中没有"依赖具体实现"的地方。基本数据类型的大小以及有关运算都做了明确的说明。例如，Java中的int永远是32位的整数，而在C/C++中，int可能是16位整数、32位整数，也可能是编译器提供商指定的其他大小。唯一的限制只是int类型的大小不能低于short int，并且不能高于long int。在Java中，数据类型具有固定的大小，这消除了代码移植时令人头痛的主要问题。二进制数据以固定的格式进行存储和传输，消除了字节顺序的困扰。字符串是用标准的Unicode格式存储的。

8) 解释型

Java源程序(.java)在编写完成后，经过编译生成中间字节码文件(.class)，字节码文件被JVM解释执行，不同于C/C++等编译型语言，字节码被解释为机器代码后立即执行，不产生中间机器代码文件。

9) 高性能

尽管对解释后的字节码性能已经比较满意，但有些场合下还需要更加高效的性能。字节码可以(在运行时刻)动态地翻译成对应运行这个应用的特定CPU的机器码。

10) 多线程

多线程可以带来更好的交互响应和实时行为。我们非常关注并发性，因为我们不再追求更快的处理器，而是着眼于获得更多的处理器，而且要让它们一直保持工作。Java是第一个支持并发程序设计的主流语言。

11) 动态性

Java能够适应不断发展的环境。库中可以自由地添加新方法和实例变量，而对客户端却没有任何影响。在Java中找出运行时的类型信息十分简单。

三、名词释疑

JDK

即Java开发工具包(Java Development Kit)，是编写Java程序的程序员使用的软件，包括开发和运行Java程序的软件。

OpenJDK

Java SE的一个免费开源实现，不包含浏览器集成或JavaFX

SDK

即Software Development Kit,是一个过时的术语，用于描述1998 ～ 2006年之间的JDK

J2

一个过时的术语，用于描述1998 ～ 2006年之间的Java版本

JRE

即Java运行时环境(Java Runtime Environment)，是运行Java程序的用户使用的软件，它包含Java虚拟机但不包含编译器，为不需要开发只需要运行Java程序的用户提供。

Sever JRE

在服务器上运行Java程序的软件。

JVM

即Java虚拟机(Java Virtual Machine)，用于解释执行中间字节码文件。

API

即应用程序接口(Application Program Interface),也称为库，包括为开发Java程序而预定义的类和接口。

IDE

即集成开发环境(Integrated Development Environment),是为了快速开发程序而提供的开发工具，编辑、编译、链接、调试和在线帮助都集成在一个图形用户界面中。

applet

能在Web浏览器中运行的Java程序称为Java小程序(applet)

Java SE

即Java标准版(Java Standard Edition),可以用来开发客户端的应用程序。应用程序可以独立运行或作为applet在Web浏览器中运行。

Java EE

即Java企业版(Java Enterprise Edition),可以用来开发服务器端的应用程序，例如，Java servlet和JavaServer Pages(JSP)，以及JavaServer Faces(JSF)。

Java ME

即Java微型版(Java Micro Edition)，可以用来开发移动设备的应用程序，例如手机。

JavaFX

开发Java GUI程序的框架，在Oracle的Java SE发布版本中提供。

四、JDK、JRE和JVM三者的关系

见大牛博客：JDK、JRE、JVM三者间的关系

五、创建、编译和执行Java程序的过程

Java源程序编写后被保存为.java文件，通过Java编译器编译生成字节码.class文件，字节码文件和所需的库代码被送去JVM解释执行。在执行一个Java程序时，JVM首先会用一个称为类加载器(class loader)的程序将类的字节码加载到内存中。如果你的程序中使用其他类，类加载程序会在需要它们之前动态地加载它们。当加载该类后，JVM使用一个字节码验证器(bytecode verifier)的程序来检验字节码的合法性，确保字节码不会违反Java的安全规范，以确保来自网络的Java程序不会篡改和危害你的计算机。

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六、通过命令行编译、运行Java程序

在命令行里输入以下命令编译Java程序：
javac classname.java
编译成功后，使用以下语句运行程序：
java classname //注意此处不要加.class后缀
注意：如果提示命令不存在，应该先配置环境变量，在path中用分号和前面的内容分隔，然后加入jdk/bin的路径，因为java.exe,javac.exe文件都在该目录下。

七、注释

1) 行注释

行注释以//开始，不能跨行

2) 块注释

块注释以/*开始，以*/结尾，可以跨行

3) 文档注释

文档注释以/**开始，以*/结尾，添加方法是输入/**后回车即可，可以添加@author、@version等参数，它能使用JDK的javadoc命令提取一个HTML文件(在控制台输入javadoc 文件名，然后会在执行目录下生成若干文件，打开index.html即可)。使用javadoc注释来注释整个类或整个方法，为了将这些注释提取出来放在一个javadoc HTML文件中，这些注释必须放在类或者方法头前面。要注释方法中的某一步骤，使用行注释//
更多文档注释内容详见：Java学习总结之对象与类

八、程序设计错误

1) 语法错误

在编译过程中出现的错误称为语法错误或编译错误。

2) 运行时错误

运行时错误是引起程序非正常中断的错误，即程序能通过编译，但在运行时环境检测到一个不可能执行的操作，就会出现运行错误。

3) 逻辑错误

当程序没有按预期的方式执行就会发生逻辑错误。

九、Java标识符

Java标识符用于命名类、接口、变量、常量、方法等，有如下规则：

• 标识符是由字母、数字、下划线(_)和美元符号($)组成的字符序列
• 必须以字母、下划线(_)或美元符号($)开头，不能以数字开头
• 标识符不能是关键字(如public)或保留字(如goto)
• 标识符不能是true、false或null等字面常量
• 标识符可以为任意长度
• 不要用字符$命名标识符，习惯上$只用于机器自动产生的源代码中

十、命名规范

注意：在命名时尽量避免采用缩写作为标识符，用完整的词汇会更具有描述性，比如numberOfStudents比numStds、numOfStuds或者numOfStudents要好。另外，Java是区分大小写的。

1) 类名和接口

使用Pascal命名法，每个单词的首字母大写,例如类名ComputeArea和System

2) 变量和方法

使用驼峰命名法，一个单词都小写，如有多个单词则第一个单词字母小写，后面每个单词的首字母大写，例如变量radius以及方法setRadius

3) 常量

大写常量的所有字母，如果有多个单词，单词之间用下划线连接，例如，常量PI和常量MAX_VALUE

十一、Java 与 C++ 的区别

• Java 是纯粹的面向对象语言，所有的对象都继承自 java.lang.Object，C++ 为了兼容 C 既支持面向对象又支持面向过程。
• Java 通过虚拟机从而实现跨平台特性，但是 C++ 依赖于特定的平台。
• Java 没有指针，它的引用可以理解为安全指针，而 C++ 具有和 C 一样的指针。
• Java 支持自动垃圾回收，而 C++ 需要手动回收。
• Java 不支持多重继承，只能通过实现多个接口来达到相同目的，而 C++ 支持多重继承。
• Java 不支持操作符重载，虽然可以对两个 String 对象执行加法运算，但是这是语言内置支持的操作，不属于操作符重载，而 C++ 可以。
• Java 的 goto 是保留字，但是不可用，C++ 可以使用 goto。
• Java 不支持条件编译，C++ 通过 #ifdef #ifndef 等预处理命令从而实现条件编译。

十二、Java8新特性

Java 8 特性 – 终极手册
Java 8 新特性