Java语言基础-01-前置知识

码农家的羊
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亲爱的朋友们，今天我们来学Java。这个可能比你的年龄都要大的语言。听说，学会了它，咱们就能有【对象】了呢。并且在今后的日子里，每天都要【面向对象】，你们将一起沐浴着【春天】的阳光，脑子里充满了【idea】，你们会一起在【From】【To】之间来来回回，反反复复，直到产生一堆【垃圾】被自动回收。当然，也并不是所有的对象都会成为垃圾，偶尔也会有幸存者。它们将以胜利者的姿态，被冠以永久的光环，直到“世界毁灭”。

说道这里，也许你根本不知道我在说啥，甚至《少数人》觉得我在开车。但其实，我在《正经》说话。不信你就接着往下看，相信《很快》你就知道了。

什么是Java

我们要学java，究竟学的时什么。如何理解Java。我个人更愿意将其分为狭义上的理解和广义上的理解。

  1. 狭义：java是一门面向对象的高级的、解释型的编程语言。 所谓高级的，指的相对底层语言而言的层级上高级，不是高大上的意思。 所谓面向对象，是它的编程思想和语法。 所谓解释型，是它要先经过编译阶段，将源文件编译为字节码文件， 然后再由java虚拟机解释执行字节码文件。 所以，准确的说，它应该是 编译型语言（ 源文件-》字节码 ） 和解释型语言（ 字节码-》解释执行 ）的混合体。

编译型：指的是，一次性把语言编译成机器语言。直接运行

解释型：指的是，解释一句，执行一句。

举一个网上常见的例子（个人觉得非常形象）。

奥巴马想看三体，但看到第三部的时候，看不了啦。于是，在线催更。。。。等别人把第三方部翻译完了，他再看。这就是编译型。

奥巴马想看三体，但是到第三部的时候，看不了啦。于是，雇了个翻译。。。坐在身边翻译一句，他看一句。这既是解释型。

奥巴马老婆想看三体，但是到第三部的时候，看不了啦。于是，奥巴马雇了个翻译。。。翻译把整本书翻译成英文后。奥巴马一句一句的读给她老婆听。这就是java。

通过上面的例子我们可以看出，奥巴马是个暖男。。。。

翻译就是-将源文件编译成字节码的过程。奥巴马就是虚拟机中的解释执行引擎，一句句的解释执行字节码文件
  1. 广义：广义上理解，奥巴马除了是......额不不不。。。Java除了是一门语言，更是一个完整的平台和生态。这其中，java语言是基础。额外还包括众多的类库和框架。而大部分人要学的，就是广义上的Java。掌握Java语法知识，也许你天赋异禀一周就搞定了。但是要想掌握Java完整的生态，它一定贯穿你整个职业生涯（当然，大概率，你也没必要完全做到这一点）。

Java概述

Java是一门面向对象设计语言（相对于面向过程而言，如C语言），于1995年诞生。可能你对1995年没啥概念。因为也许那一年你还没出生呢。那我们一起来看看哪一年还发生了其他什么大事件。

那一年。世界贸易组织刚刚成立

那一年，雅虎网站刚刚成立

那一年，发生了震惊世界的卢旺达惨案

那一年，邓丽君逝世

那一年，Windows 95正式发布

那一年......好，我们继续聊Java。此处省略十万字。

Java发展主要里程碑

  • 1996年1月：JDK1.0正式对外发布

  • 1999年6月：JDK分为三个版本发布：标准版SE，企业版EE，微型版ME

    • J2SE：面向桌面应用程序（基本放弃）但学习Java语法知识一般用这个版本
    • J2EE：企业级Web应用程序（主打，无人能出其右）
    • J2ME：面向移动终端（早期诺基亚时代应用较多，随着智能机到来，基本被安卓和IOS替代了）

  • 2009年4月：Sun公司被Oracle收购

  • 2014年3月18日：JDK1.8发布。这是一次重大的版本更新，直到今天依然是一款经典版本，相对于早期版本主要更新了如下内容：

    • lambda表达式的加入
    • StreamAPI
    • 静态方法等其他十大特性

  • 目前JDK版本是16（2021年10月）

JDK5之前，版本命名一直是1.1，1.2，1.x的形式。从JDK1.5开始，命名改为了Java5，Java6....。但我们更喜欢称之为JDK1.x。所以，一般所说的Java8，也就是JDK1.8

截止到2021年，以更新到了java16。但目前用的最多的最稳定的版本依然是JDK1.8 (也就是java8)

编程语言排行榜

www.tiobe.com/tiobe-index…

2021年8月数据

Java的第一印象

提到Java，对于80后90后而言，第一印象恐怕逃不开三个字“跨平台”。这是那个时期，JAVA最具代表性的特点之一。当然，放在今天，可能这个特点已经不是那么让人印象深刻了。但是，我还是想说一说，Java如何做到跨平台的。这对日后Java语言的学习甚至JVM的理解，是有一定帮助的。

如果你有一定的java开发或学习经验，那么，我问你一个问题，下面这张图对么？

感觉看似有那么一点道理，这不就是跨平台么？但似乎又不完全对的样子是吧。那么，到底是哪里不对呢，要不现在拿出纸和笔，自己画一画试试？

下面，我再给出一个相对完善的图。大家可以比较一下，然后想一想，这里面的差别代表着什么含义。

其实也不用想太多。我只是想通过这张图就是想告诉大家一件单纯的事情：千万别一听到JVM是虚拟机，就下意识的掉入到一个误区。以为自己电脑上安装了java环境，就是装了一个虚拟机，以后所有java应用都跑在这台虚拟机上。这个理解是有偏差的。

其实，每种操作系统，都有与之对应的JVM虚拟机。以适配底层差异。然后每一个java应用启动后。都会对应一个JVM虚拟机进程的。并不是所有应用共享一台“虚拟机”。

Java语言的特点

  • 面向对象
  • 强类型: 在编译期间就要指定数据是什么类型，不能搞错。
  • 垃圾自动回收机制
  • 解释型语言:先被编译为字节码形式，然后在解释器中逐句解释执行。
  • 中立型语言: 编译后的字节码文件，能够屏蔽系统层，运行在任何能解释class字节码文件的虚拟机上。（JVM虚拟机并不一定是Oracle官方提供的。只要符合标准，能解释字节码文件，任何厂商都可以开发自己的Java虚拟机。甚至其他语言也可以把自己编译成可以运行在JVM虚拟机上的字节码形式。

Java语言运行机制

如何保证Java语言编写的程序，可以在不同的平台上运行呢，想必答案你已经知道了，那就是有Java虚拟机的存在，也就是JVM。如下图所示： Java程序并不是直接运行在操作系统上的，而是运行在Java虚拟机上的。而不同的平台，分别有不同版本的Java虚拟机。JVM屏蔽了下层的系统环境，给APP一个统一的、标准的、模拟的系统平台。

Java程序编写执行流程

  1. 编写Java程序代码（.java文件）
  2. 编译器编译Java代码为JVM能够识别的字节码(.class文件)
  3. 不同平台的JVM解释字节码为机器指令，并运行程序

Java的运行开发环境

一提到Java，我们经常听到jvm、jre、jdk。它们三个到底是什么关系呢？下图直接说明了这一点。 JDK： Java Development Kit

JRE： Java Runtime Environment

JVM：Java Virtual Machine

Java环境搭建

接下来，就在咱们自己的电脑上，安装上java环境吧。

去oracle官网下载jdk，大体路径如下

Downloads - 》Java -》JDK -》找到相应的版本 当你找到了对应版本的jdk并下载下来后。咱们就开始安装吧。

MacOS

  1. 双击安装

  2. 找到安装目录 /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_231.jdk

  3. 配置环境变量 进入用户Home目录，

Bash环境执行：vi .bash_profile

或者Zsh环境，执行:vi .zshrc

写入以下内容：

JAVA_HOME=/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_231.jdk/Contents/Home
PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH:.
CLASSPATH=$JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:.	//可以不配
export JAVA_HOME
export PATH
export CLASSPATH		//可以不配

⚠️理论上，JAVA_HOME你叫啥都行，因为你看你下面引用的就是$JAVA_HOME,只要这俩名字一样就可以了。但是，实际上最好还是叫JAVA_HOME。因为有些框架比如tomcat中、ES......，在依赖java的时候，配置文件中也是搜索的JAVA_HOME。为了保证统一性，所以我们一般都叫JAVA_HOME。其他框架配置环境变量也类似，大家还是用通用性的名字比较好，不要定义个性化的名字。

  1. 验证
$ source .bash_profile 或者 $source .zshrc
$ java -version

windows

  • 下载并双击安装x64 版本的exe文件
  • 在下一步的过程中，会让你选择安装的组件（开发工具、源代码、公共JRE）。选择前两个即可。
  • 选择你规划好的安装目录（最好纯英文路径，避免出现乱码问题）
  • 在cmd窗口下，进入安装目录/bin下，执行java -version 查看安装是否成功
  • 依次右键【计算机】-》点击-》【属性】-》点击【高级系统设置】-》【高级】-》点击【环境变量】
    在【系统变量】的PATH后面追加java安装目录，用;分隔。（win10系统下，一行一个路径，不用;分隔）

CentOS

  1. 下载安装包，然后解压(可选择解压到用户目录下或系统目录下，此处是用户目录，系统目录需要注意权限)

    tar -zvxf jdk-8u231-linux-x64.tar.gz -C ~/app

  2. 配置环境变量

    将java环境变量配置到用户环境变量或系统环境变量中

    export JAVA_HOME=/home/hadoop/app/jdk1.8.0_91
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH

  3. 验证

    $ java -version
java version "1.8.0_91"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_91-b14)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.91-b14, mixed mode)

CLASS_PATH 解释

classpath 其实是JVM中需要用到的一个变量，用来告诉JVM去哪里找.class文件（.java源文件编译后的字节码文件），所以，classpath的值，就是一堆目录路径的集合，jvm会依次到你指定的这些目录中，去找自己需要用到的.class文件，直到找到或者找不到。

比如这里一个项目的.class文件目录 image.png 一般设置classpath有两种方案：

  1. 在环境变量中设置(不推荐),因为这是一个全局的设置： 
    CLASSPATH=$JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:.
  2. 在启动JVM的时候设置，就是不同的app启动后，有自己的classpath。 
    java -classpath /xxx/xxx/xx:/xxx/xxx/xx:.

如果没有在任何地方设置classpath，那么默认的classpath就是当前目录.

有很多“如何设置classpath”的文章会告诉你把JVM自带的rt.jar放入classpath，但事实上，根本不需要告诉JVM如何去Java核心库查找class，JVM怎么可能笨到连自己的核心库在哪都不知道？

HelloWorld

说了那么多了，下面我们就一起来写一个java程序练练手吧

//此程序在MacOS环境中演示，在其他环境中一样
/*
1.编写java代码
2.javac HelloWorld.java 编译为字节码文件（java 源文件名）
3.java HelloWorld 运行HelloWorld Java程序(java 类名)
4.java HelloWorldSecond 运行HelloWorldSecond Java程序(java 类名)
*/
public class HelloWorld{
    public static void main(String[] args){
        System.out.println("Hello World!");
    }
}

/*
一个源文件中，可以有多个平级类，编译后会生成多个class文件。但是只能有一个public修饰的Java平级类，而且只能加在和文件名同名的类前面。
*/
class HelloWorldSecond{
    public static void main(String[] args){
        System.out.println("Hello Second");
    }
}

⚠️：进一步解释：

javac HelloWorld.java 把源文件，编译为字节码文件，源文件中每个类，都会生成一个字节码文件，字节码文件名是 类名.class

java HelloWorld 将HelloWorld.class 字节码文件加载到JVM中成为Class类，并运行该类的主方法。所以，主方法一定要是static修饰的静态方法，不然没法用类直接调用。

java HelloWorldSecond 同上

java XXX 执行某个类时，java默认会在当前目录下查找主类。如果配置了CLASSPATH，则会去CLASSPATH所指定的目录去找。 找不到就会回到当今目录找

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