A First Look At Java

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前言

😽这篇博客记录对于Java的初步认识，学习Java这门语言，去了解一下Java语言的发展史和运转机制还是很有必要的！

一. Java语言的概述

Java是一种优秀的程序设计语言，它具有令人赏心悦目的语法和易于理解的语义。

不仅如此，Java还是一个有一系列计算机软件和规范形成的技术体系，这个技术体系提供了完整的用于软件开发和跨平台部署的支持环境，并广泛应用于嵌入式系统、移动终端、企业服务器、大型机等各种场合。

1. Java语言发展简史

Java 语言源于 1991 年 4 月，Sun 公司 James Gosling（詹姆斯·高斯林）博士 领导的绿色计划(Green Project) 开始启动，此计划最初的目标是开发一种能够在各种消费性电子产品(如机顶盒、冰箱、收音机等)上运行的程序架构。

这个就是Java的前身： Oak (得名与Java创始人James Gosling办公室外的一棵橡树)，但由于这些智能化家电的市场需求没有预期的高，Sun公司放弃了该项计划。

随着1995年代互联网的发展，Sun公司看见Oak在互联网上应用的前景，于是改造了Oak，于1995年5月以Java的名称正式发布，并提出“Write once, Run anywhere" 的口号。

2. Java 的工作领域

Java语言目前在IT领域的应用是非常广泛的，掌握Java语言可以从事不少IT行业的相关开发岗位，具体包括：

企业级系统

比如大型复杂的企业级软件系统，Java的安全机制以及跨平台性的优势，其在分布式系统领域开发中有广泛应用，涉及到金融、电信、交通、电子商务、ERP系统等。

Web开发领域

Java语言在设计初期，赶上了互联网发展的风口，当时就瞄准了互联网开发，凭借稳定的性能表现和较好的扩展性，Java语言一直是大型互联网平台的重要解决方案。

android平台应用

Android是一种智能手机操作系统，Java是一门非常流行的编程语言。Android上的应用程序就是大多是用Java编写的，Android的SDK大部分就是直接将Java SDK翻译过来的，所以具有Java基础，也可以快速上手Android开发。

大数据平台开发

大数据相关的各类框架，比如：Hadoop、spark、storm、flink等，以及各种中间件flume、kafka、sqoop等，这些框架以及工具等大多数是用Java语言开发的，随着大数据技术的落地应用，Java在大数据领域的应用前景也是比较广阔的。

除上述开发领域外，Java在游戏领域、人工智能领域、科学计算领域、嵌入式领域也有一定的应用。

1.3 Java语言的特性

以下Java语言特性来自于Java白皮书：

简单性

Java语法是C++语法的一个“纯净版本”，相当于对C++ 做了一个减法。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、虚基类等等。不仅如此Java开发环境远远超出大多数其他编程语言的开发环境。

面相对象 什么是面向对象？

在Java的世界里，一切皆对象。比如：人、狗、手机、电脑等都是对象。所谓面相对象，就是依靠对象之间的交互来完成事情，比如：人用手机网上购物，狗吃骨头…

Java的面向对象特性与C++旗鼓相当，与C++ 的主要不同点在于多重继承。在Java中，取而代之的是更简单的接口概念。而且与C++相比，Java提供了更丰富的运行时自省功能。

分布式(微服务)

Java有丰富的例程库，用于处理像HTTP和FTP之类的TCP/IP协议。Java应用程序能够通过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。

健壮性

Java与C++最大的不同在于Java采用的指针模型可以消除重写内存和损坏数据的可能性（对于曾经花费几个小时来检查由于指针bug而引起内存冲突的人来说，一定很喜欢Java的这一特性）。

不仅如此，Java编译器能够检测许多在其他语言中仅在运行时才能够检测出来的问题。

安全性

Java适用于网络/分布式环境。为了达到这个目标，在安全性方面投入了大量的精力。使用Java可以构建防病毒、防篡改的系统；
从一开始，Java就设计成能够防范常见的各种攻击：

运行时堆栈溢出。蠕虫和病毒常用的攻击手段。
破坏自己进程空间之外的内存。
未经授权读写文件

体系结构中立

编译器生成一个体系结构中立的目标文件格式，按照该中规范生成的文件，只要有Java运行时系统，这些编译后的代码就可以在许多处理器上运行。Java编译器通过生成与特定计算机体系结构无关的字节码指令来实现这一特性。精心设计的字节码不仅可以很容易的在任何机器上解释执行，而且还可以动态地翻译成本地机器代码。这就是为什么可以：“Wrice once，Run anywhere”。

而且其他语言编写的程序，在编译后如果能够严格按照字节码文件的规范生成.class文件，也可以在JVM上运行

可移植性

与C/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。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疼的主要问题。

解释性

Java为了实现与平台无关，自己维护了一套基于栈架构的指令集，Java源代码经过编译之后，字节码文件中的指令就是按照自己的指令集来组织的，但是在具体硬件环境中运行时，系统并不能识别，因为Java程序在执行时，Java解释器会逐条的将字节码文件中的指令翻译成CPU的指令集。

高性能

边解释边执行，垃圾回收等导致了Java代码运行效率偏低，近年来JVM也在不断的优化，比如：JIT(即时编译器)，热点代码探测，让Java程序的执行效率大幅提高，在有些场合不亚于C/C++。

多线程

Java在当时很超前。它是第一个支持并发程序设计的主流语言。多线程可以带来更好的交互响应和实时行为。并发程序设计绝非易事，但是Java在这方面表现出色，可以很好的管理这个工作。

动态性

Java与C/C++相比更加具有动态性。它能够适应不断发展的环境。库中可以自由的添加新方法和实例变量，而对客户端没有任何影响。在Java中找出运行时类型信息十分简单。

因此：Java不仅仅是一门编程语言，也是一个由一系列计算机软件和规范组成的技术体系。

二. 了解Java的运转机制(开发环境)

1. 初识Java的main方法(Hello world)

Java程序的结构由如下三个部分组成：

源文件（扩展名为xxx . java)：源文件带有类的定义。类用来表示程序的一个组件，小程序或许只会有一个类。类的内容必须包含在花括号里面。
类：一个java文件当中，可以有若干类，但只能有一个public类，并且这个public class必须和文件名一样；注意一个类会有一个字节码文件，不是一个源文件有一个字节码文件。
方法：方法必须在类的内部声明，在方法的花括号中编写方法应该执行的语句。总结一下：类存在于源文件里面；方法存在于类中；语句存在于方法中。

2. Java程序的运行

2.1 java 程序的运行过程

Java是一门半编译型、半解释型语言。先通过javac编译程序把源文件进行编译，编译后生成的.class文件是由字节码组成的与平台无关、面向JVM的文件。最后启动java虚拟机来运行.class文件，此时JVM会将字节码转换成平台能够理解的形式来运行。

注意：在运行Java程序前，必须先安装好JDK(Java Development Kit即Java开发工具包)，JDK里面就包含了javac和java工具，Java程序最终是在JVM(Java虚拟机)中运行的。

2.2 JDK、JRE、JVM之间的关系

JDK(Java Development Kit):Java开发工具包，提供给Java程序员使用，包含了JRE，同时还包含了编译器javac与自带的调试工具Jconsole、jstack等。
JRE(Java Runtime Environment):Java运行时环境，包含了JVM，Java基础类库。是使用Java语言编写程序运行的所需环境。
JVM：Java虚拟机，运行Java代码

2.3 运行记事本上的Java代码示例

要想让记事本上的Java代码运行起来，要提前安装好JDK工具包，并配置好Path、JAVA_Home、CLASSPATH等；这些就绪后就可以在CMD去运行记事本中的Java代码。

关于Java环境的安装和配置如有疑问，可以参考我的另一博客：Windows下Java环境配置教程

第一步，在记事本中编译好Java代码(.java文件)保存。

第二步，进入到源文件(.java)所在目录，javac 编译源文件生成字节码文件(.class)

注意：CMD默认是在C盘打开，如果源文件是在D盘，要先将路径切换到D盘。

注意：当源文件中含有中文时，javac可能会由于编码不一致无法解析中文而无法执行；在windows电脑中的编码方式为utf-8，而javac在CMD中执行，CMD中默认编码方式为GBK；只要修改默认编码即可，如下：

javac -encoding utf-8 HelloWorld //设置编码为utf-8

第三步，java运行处理生成的字节码文件。

2.4 编写和运行第一个Java程序时，可能会遇到的一些错误：

源文件名后缀不是.java
类名与文件名不一致
main方法名字写错：mian
类没有使用public修饰
方法中语句没有以分号结尾
中文格式的分号
JDK环境没有配置好，操作系统不能识别javac或者java命令

2.5 在cmd中，使用javadoc工具从Java源码中抽离出注释

下面给出的命令，可以将java代码生成类似于帮助手册的文件

javadoc -d myHello -author -version -encoding UTF-8-charset UTF-8 HelloWorld.java
// -d 创建目录 myHello为目录名// -author 显示作者// -version 显示版本号// -encoding UTF-8 -charset UTF-8 字符集修改为UTF-8