Java 基础教程

Java 面向对象

Java 高级教程

Java 笔记

Java 简介


Java是一种广泛使用的计算机编程语言,拥有跨平台、面向对象、泛型编程的特性,广泛应用于企业级Web应用开发和移动应用开发。由任职于Sun公司的加拿大人James Gosling于1990年代初开发Java语言的雏形,最初被命名为Oak,目标设置在家用电器等小型系统的程序语言,应用在电视机、电话、闹钟、烤面包机等家用电器的控制和通信,并于1995年5月以Java的名称正式发布。2009年04月20日,Oracle公司以74亿美元收购Sun公司,并取得Java的版权,现由Oracle公司来主导Java的发展。

Java分为三个体系:

  • JavaSE(J2SE)(Java2 Platform Standard Edition,java平台标准版)
  • JavaEE(J2EE)(Java 2 Platform,Enterprise Edition,java平台企业版)
  • JavaME(J2ME)(Java 2 Platform Micro Edition,java平台微型版)

2005年6月,JavaOne大会召开,SUN公司公开Java SE 6。此时,Java的各种版本已经更名以取消其中的数字"2":J2EE更名为Java EE, J2SE更名为Java SE,J2ME更名为Java ME。

Java 概要

Java编程语言的风格十分接近C++语言。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,改以引用取代,同时移除了C++中的运算符重载和多重继承特性,改用接口取代,增加垃圾回收器功能。在Java SE 1.5版本中引入了泛型编程、类型安全的枚举、不定长参数和自动装/拆箱特性。太阳微系统对Java语言的解释是:“Java编程语言是个简单、面向对象、分布式、解释性、健壮、安全与系统无关、可移植、高性能、多线程和动态的语言”。

Java不同于一般的编译语言或解释型语言。它首先将源代码编译成字节码,然后依赖各种不同平台上的虚拟机来解释执行字节码,从而实现了“一次编写,到处运行”的跨平台特性。在早期JVM中,这在一定程度上降低了Java程序的运行效率。但在J2SE1.4.2发布后,Java的运行速度有了大幅提升。

与传统类型不同,Sun公司在推出Java时就将其作为开放的技术。全球数以万计的Java开发公司被要求所设计的Java软件必须相互兼容。“Java语言靠群体的力量而非公司的力量”是 Sun公司的口号之一,并获得了广大软件开发商的认同。这与微软公司所倡导的注重精英和封闭式的模式完全不同,此外,微软公司后来推出了与之竞争的.NET平台以及模仿Java的C#语言。后来Sun公司被甲骨文公司并购,Java也随之成为甲骨文公司的产品。

现在,移动操作系统Android大部分的代码采用Java语言编程。

Java 发展历史

  • 1995年5月23日,Java语言诞生;
  • 1996年1月,第一个JDK-JDK1.0诞生;
  • 1996年4月,10个最主要的操作系统供应商申明将在其产品中嵌入JAVA技术;
  • 1996年9月,约8.3万个网页应用了JAVA技术来制作;
  • 1997年2月18日,JDK1.1发布 1997年4月2日,JavaOne会议召开,参与者逾一万人,创当时全球同类会议规模之纪录;
  • 1997年9月,JavaDeveloperConnection社区成员超过十万;
  • 1998年2月,JDK1.1被下载超过2,000,000次;
  • 1998年12月8日,JAVA2企业平台J2EE发布;
  • 1999年6月,SUN公司发布Java的三个版本:标准版(J2SE)、企业版(J2EE)和微型版(J2ME);
  • 2000年5月8日,JDK1.3发布;
  • 2000年5月29日,JDK1.4发布;
  • 2001年6月5日,NOKIA宣布,到2003年将出售1亿部支持Java的手机;
  • 2001年9月24日,J2EE1.3发布;
  • 2002年2月26日,J2SE1.4发布,自此Java的计算能力有了大幅提升;
  • 2004年9月30日18:00PM,J2SE1.5发布,成为Java语言发展史上的又一里程碑。为了表示该版本的重要性,J2SE1.5更名为Java SE 5.0;
  • 2005年6月,JavaOne大会召开,SUN公司公开Java SE 6。此时,Java的各种版本已经更名,以取消其中的数字“2”:J2EE更名为Java EE,J2SE更名为Java SE,J2ME更名为Java ME;
  • 2006年5月16日,SUN在JavaOne公布Java开放源代码项目,并推出OpenJDK项目。Java虚拟机、Java编译器和Java类库以GNU通用公共许可证公开;
  • 2006年12月,SUN公司发布JRE6.0;
  • 2009年04月20日,Oracle公司74亿美元收购SUN公司,并取得java的版权;
  • 2010年11月,由于Oracle公司对于Java社群的不友善,因此Apache扬言将退出JCP;
  • 2011年7月28日,Oracle公司发布Java SE 7;
  • 2014年3月18日,Oracle公司发表Java SE 8;
  • 2017年9月21日,Oracle公司发表Java SE 9;
  • 2018年3月21日,Oracle公司发表Java SE 10;

Java 特点

Java之所以被开发,是要达到以下五个目的:

  • 应当使用面向对象程序设计方法学;
  • 应当允许同一程序在不同的计算机平台执行;
  • 应当包括内建的对计算机网络的支持;
  • 应当被设计成安全地执行远端代码;
  • 应当易于使用,并借鉴以前那些面向对象语言(如C++)的长处;

面向对象

Java的特点之一就是面向对象,是程序设计方法的一种。“面向对象程序设计语言”的核心之一就是开发者在设计软件的时候可以使用自定义的类型和关联操作。代码和数据的实际集合体叫做“对象”。一个对象可以想象成绑定了很多“行为(代码)”和“状态(数据)”的物体。对于数据结构的改变需要和代码进行通信然后操作,反之亦然。面向对象设计让大型软件工程的计划和设计变得更容易管理,能增强工程的健康度,减少失败工程的数量。

跨平台性

跨平台性是java主要的特性之一,跨平台使得使用用Java语言编写的程序可以在编译后不用经过任何更改,就能在任何硬件设备条件下运行。这个特性经常被称为“一次编译,到处运行”。

执行Java应用程序必须安装Java 运行时环境(Java Runtime Environment,JRE),JRE包括Java虚拟机(Java Virtual Machine,JVM),以及Java平台核心类和基础Java 平台库。通过JVM才能在电脑系统执行Java应用程序(Java Application),这与.Net Framework的情况一样,所以电脑上没有安装JVM,那么这些java程序将不能够执行。

实现跨平台性的方法是大多数编译器在进行Java语言程序的编码时候会生成一个用字节码写成的“半成品”,这个“半成品”会在Java虚拟机(解释层)的帮助下运行,虚拟机会把它转换成当前所处硬件平台的原始代码。之后,Java虚拟机会打开标准库,进行数据(图片、线程和网络)的访问工作。主要注意的是,尽管已经存在一个进行代码翻译的解释层,有些时候Java的字节码代码还是会被JIT编译器进行二次编译。

平台无关性让Java在服务器端软件领域非常成功。很多服务器端软件都使用Java或相关技术建立。

自动垃圾回收(Garbage Collection)

C++语言被用户诟病的原因之一是大多数C++编译器不支持垃圾收集机制。通常使用C++编程的时候,程序员于程序中初始化对象时,会在主机存储器堆栈上分配一块存储器与地址,当不需要此对象时,进行析构或者删除的时候再释放分配的存储器地址。如果对象是在堆栈上分配的,而程序员又忘记进行删除,那么就会造成存储器泄漏(Memory Leak)。长此以往,程序运行的时候可能会生成很多不清除的垃圾,浪费了不必要的存储器空间。而且如果同一存储器地址被删除两次的话,程序会变得不稳定,甚至崩溃。因此有经验的C++程序员都会在删除之后将指针重置为NULL,然后在删除之前先判断指针是否为NULL。

Java语言则不同,上述的情况被自动垃圾收集功能自动处理。对象的创建和放置都是在存储器堆栈上面进行的。当一个对象没有任何引用的时候,Java的自动垃圾收集机制就发挥作用,自动删除这个对象所占用的空间,释放存储器以避免存储器泄漏。

不同厂商、不同版本的JVM中的存储器垃圾回收机制并不完全一样,通常越新版本的存储器回收机制越快,IBM、BEA、SUN等等开发JVM的公司都曾宣称过自己制造出了世界上最快的JVM,JVM性能的世界纪录也在不断的被打破并提高。

主要特性

  • Java语言是简单的:

    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。另一方面,Java丢弃了C++中很少使用的、很难理解的、令人迷惑的那些特性,如操作符重载、多继承、自动的强制类型转换。特别地,Java语言不使用指针,而是引用。并提供了自动的废料收集,使得程序员不必为内存管理而担忧。

  • Java语言是面向对象的:

    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语言全面支持动态绑定,而C++语言只对虚函数使用动态绑定。总之,Java语言是一个纯的面向对象程序设计语言。

  • 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的安全检查机制使得Java更具健壮性。

  • 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。除了Java语言具有的许多安全特性以外,Java对通过网络下载的类具有一个安全防范机制(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,并提供安全管理机制(类SecurityManager)让Java应用设置安全哨兵。

  • 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。这种途径适合于异构的网络环境和软件的分发。

  • Java语言是可移植的:

    这种可移植性来源于体系结构中立性,另外,Java还严格规定了各个基本数据类型的长度。Java系统本身也具有很强的可移植性,Java编译器是用Java实现的,Java的运行环境是用ANSI C实现的。

  • 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平台的任何系统中运行。在运行时,Java平台中的Java解释器对这些字节码进行解释执行,执行过程中需要的类在联接阶段被载入到运行环境中。

  • Java是高性能的:

    与那些解释型的高级脚本语言相比,Java的确是高性能的。事实上,Java的运行速度随着JIT(Just-In-Time)编译器技术的发展越来越接近于C++。

  • Java语言是多线程的:

    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。通常有两种方法来创建线程:其一,使用型构为Thread(Runnable)的构造子将一个实现了Runnable接口的对象包装成一个线程,其二,从Thread类派生出子类并重写run方法,使用该子类创建的对象即为线程。值得注意的是Thread类已经实现了Runnable接口,因此,任何一个线程均有它的run方法,而run方法中包含了线程所要运行的代码。线程的活动由一组方法来控制。Java语言支持多个线程的同时执行,并提供多线程之间的同步机制(关键字为synchronized)。

  • Java语言是动态的:

    Java语言的设计目标之一是适应于动态变化的环境。Java程序需要的类能够动态地被载入到运行环境,也可以通过网络来载入所需要的类。这也有利于软件的升级。另外,Java中的类有一个运行时刻的表示,能进行运行时刻的类型检查。

Java开发工具

Java语言尽量保证系统内存在1G以上,其他工具如下所示:

  • Linux 系统或者Windows 95/98/2000/XP,WIN 7/8系统
  • Java JDK 7
  • Notepad编辑器或者其他编辑器。
  • IDE:Eclipse

安装好以上的工具后,我们就可以输出Java的第一个程序"Hello World!"

public class MyFirstJavaProgram {

    public static void main(String []args) {
       System.out.println("Hello World");
    }
}