[Java入门笔记] Java语言简介

前言

学习Java有一段时间了，但是一直缺少一个系统的思想，现在重新通过书籍中、网上的文章，视频等资料，整理与回顾Java的知识点。

言归正传，让我们先从了解Java语言开始。

Java语言的由来

Java是由Sun Microsystems公司推出的Java面向对象程序设计语言（以下简称Java语言）和Java平台的总称。由James Gosling和同事们共同研发，并在1995年正式推出。Java最初被称为Oak，是1991年为消费类电子产品的嵌入式芯片而设计的。1995年更名为Java，并重新设计用于开发Internet应用程序。用Java实现的HotJava浏览器（支持Java applet）显示了Java的魅力：跨平台、动态Web、Internet计算。从此，Java被广泛接受并推动了Web的迅速发展，常用的浏览器均支持Javaapplet。另一方面，Java技术也不断更新。Java自面世后就非常流行，发展迅速，对C++语言形成有力冲击。在全球云计算和移动互联网的产业环境下，Java更具备了显著优势和广阔前景。[引用自百度百科]

Java语言的特点

优点

1、简单。

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。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。去掉了C和C++中许多复杂功能，如指针、操作符重载、多继承、自动的强制类型转换，没有goto语句，没有struct和union等。特别地，Java语言不使用指针，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。

2、面向对象。

面向对象可以说是Java最基本的特性。Java语言的设计完全是面向对象的，它不支持类似C语言那样的面向过程的程序设计技术。所有的Java程序和applet均是对象，Java支持静态和动态风格的代码继承及重用。它比C++更彻底，纯度更高。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）。

3、跨平台性。

与平台无关是 Java 语言最大的优势。其它语言编写的程序面临的一个主要问题是 操作系统的变化，处理器升级以及核心系统资源的变化，都可能导致程序出现错误或无法运行。Java的虚拟机成功地解决了这个问题，Java编写的程序可以在任何安装了 Java虚拟机 JVM 的计算机上正确的运行，Sun公司实现了自己的目标 “一次写成，处处运行”

具体表现为：

• 结构中立：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。
• 可移植：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。
• 解释型：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。

4、健壮的。

Java的强类型机制、异常处理、废料的自动收集等是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。

5、安全性。

作为网络语言，安全是非常重要的。Java的安全性可从两个方面得到保证。一方面，在Java语言里，像指针和释放内存等C++功能被删除，避免了非法内存操作。另一方面，当Java用来创建浏览器时，语言功能和一类浏览器本身提供的功能结合起来，使它更安全。Java语言在你的机器上执行前，要经过很多次的测试。它经过代码校验，检查代码段的格式，检测指针操作，对象操作是否过分以及试图改变一个对象的类型。另外，Java拥有多个层次的互锁保护措施，能有效地防止病毒的入侵和破坏行为的发生。

6、多线程。

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）。

7、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。

缺点

当然，所有的事情都不可能是完美的，有优点必然会有缺点。

1、效率：因为要先经过编译和垃圾回收机制等，所以速度比较慢！不适合大型的程序，网络游戏等的编程！

2、复杂性，正因为它的功能强大，因此也增加了其复杂性，像当今流行的框架有很多，什么struts，spring，jQuery等等，无疑增加了java的复杂性。

Java的运行机制

其他高级语言的运行机制

计算机高级语言按照程序执行方式可以分为编译型和解释型。

编译型语言是指在程序执行之前，首先会有一个单独的编译过程，针对特定的平台（操作系统），将高级语言翻译成机器语言，以后执行这个程序的时候，便可以直接运行，这样编译后可以脱离开发环境独立运行，效率也可以高一些。但也有一个缺点，那就是编译语言被编译成特定平台上的机器码，通常无法直接转移到其他平台运行，如果有需求，需要重新将源代码转移到特定平台，针对部分平台进行修改之后，重新编译。C/C++ 等都是编译型语言。

解释型语言是指在运行时才将程序翻译成机器语言，跨平台性较好，但不足之处就是每次执行都需要进行一次编译。相当于把编译型语言中的编译和解释的过程混合到一起同时完成。Ruby，Python等都是解释型语言。

Java程序的运行机制

Java语言比较特殊，Java语言编写的程序也需要经过编译步骤，只不过它并不是编译成特定语言的机器码，而是生产与机器无关的字节码（*.class文件）。这种字节码不能直接运行，需要经过Java解释器（JVM Java虚拟机）来运行。因此，Java语言是先编译，后解释，将这两个步骤分开。

JVM虚拟机

上面介绍到，Java程序将字节码运行需要JVM虚拟机，下面我们来认识一下它。

Java虚拟机，即JVM（Java Virtual Machine）。当Java编译器编译Java代码的时候，生成的是面向JVM的字节码，再由JVM面向各操作系统，因此使用Java语言编写的程序，实际上是运行在JVM之上，而不是运行在操作系统上。

它有一个解释器组件，可以实现Java字节码和计算机操作系统之间的通信。

JVM类似于一个抽象的计算机，和实际的计算机一样，它具有指令集并使用不同的存储区域。复杂执行指令，管理数据、内存和寄存器。

JAVA开发工具包JDK（Java Development Kit）

JDK是JAVA开发工具包的简称，是Sun提供的一套用于开发Java程序的开发包。它提供了编译，运行Java程序所需的各种工具和资源。包含Java编译器，Java运行时环境，常用Java类库等。

Java运行时环境Jre（Java Runtime Environment）

Jre是运行Java程序的必备条件，Jre包含JVM，JVM是运行Java程序的核心虚拟机，而运行Java程序不仅需要核心虚拟机，还需要类加载器，字节码校验器以及大量基础类库，而JDK还包含了开发工具，因此如果只需要运行Java程序，只需要安装Jre即可。

Sun把Java分为Java SE、Java EE、Java ME。

• J2SE（Standard Edition）：标准版，适用于普通应用程序的开发；
• J2EE（Enterprise Edition）：企业版，适用于大型企业级应用程序的开发；
• J2ME（Mirco Edition）：微型版，适用于移动设备或嵌入式设备的程序开发。