Java语言概述

三分梦
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为什么要学Java？

因为Java是全球排名第一的编程语言。

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Java基础是学习JavaEE、大数据、Android开发的基石！

Java工程师也是市场需求最大的软件工程师，选择Java，就是选择了高薪。

为什么Java应用最广泛？

从互联网到企业平台，Java是应用最广泛的编程语言，原因在于：

  • Java是基于JVM虚拟机的跨平台语言，一次编写，到处运行；
  • Java程序易于编写，而且有内置垃圾收集，不必考虑内存管理；
  • Java虚拟机拥有工业级的稳定性和高度优化的性能，且经过了长时期的考验；
  • Java拥有最广泛的开源社区支持，各种高质量组件随时可用。

Java语言常年霸占着三大市场：

  • 互联网和企业应用，这是Java EE的长期优势和市场地位；
  • 大数据平台，主要有Hadoop、Spark、Flink等，他们都是Java或Scala（一种运行于JVM的编程语言）开发的；
  • Android移动平台。

这意味着Java拥有最广泛的就业市场。

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学习目录

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软件开发介绍

软件开发

软件，即一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合。有系统软件和应用软件之分。

人机交互方式

  1. 图形化界面(Graphical User Interface GUI)这种方式简单直观，使用者易于接受，容易上手操作。
  2. 命令行方式(Command Line Interface CLI)：需要有一个控制台，输入特定的指令，让计算机完成一些操作。较为麻烦，需要记录住一些命令。

Pascal之父Nicklaus Wirth： “Algorithms（算法）+Data Structures（数据结构）=Programs（程序）”

常用的DOS命令

  • dir : 列出当前目录下的文件以及文件夹
  • md : 创建目录
  • rd :删除目录
  • cd : 进入指定目录
  • cd.. : 退回到上一级目录
  • cd: 退回到根目录
  • del : 删除文件
  • exit : 退出 dos 命令行

常用快捷键

  • ← →：移动光标
  • ↑ ↓：调阅历史操作命令
  • Delete和Backspace：删除字符

计算机编程语言介绍

什么是计算机语言

  • 语言：是人与人之间用于沟通的一种方式。
    例如：中国人与中国人用普通话沟通。而中国人要和英国人交流，就要学习英语。

  • 计算机语言：人与计算机交流的方式。
    如果人要与计算机交流，那么就要学习计算机语言。

    计算机语言有很多种。如：C ,C++ ,Java ,PHP , Kotlin，Python，Scala等。

第一代语言：机器语言

  • 指令以二进制代码形式存在。

第二代语言：汇编语言

  • 使用助记符表示一条机器指令。

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第三代语言：高级语言

  • C、Pascal、Fortran面向过程的语言
  • C++面向过程/面向对象
  • Java跨平台的纯面向对象的语言
  • .NET跨语言的平台
  • Python、Scala…

Java语言概述

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  • Java是SUN(Stanford University Network，斯坦福大学网络公司 ) 1995年推出的一门高级编程语言。
  • 是一种面向Internet的编程语言。Java一开始富有吸引力是因为Java程序可以在Web浏览器中运行。这些Java程序被称为Java小程序（applet）。applet使用现代的图形用户界面与Web用户进行交互。 applet内嵌在HTML代码中。
  • 随着Java技术在web方面的不断成熟，已经成为Web应用程序的首选开发语言。

Java简史

  • 1991年 Green项目，开发语言最初命名为Oak (橡树)
  • 1994年，开发组意识到Oak 非常适合于互联网
  • 1996年，发布JDK 1.0，约8.3万个网页应用Java技术来制作
  • 1997年，发布JDK 1.1，JavaOne会议召开，创当时全球同类会议规模之最
  • 1998年，发布JDK 1.2，同年发布企业平台J2EE
  • 1999年，Java分成J2SE、J2EE和J2ME，JSP/Servlet技术诞生
  • 2004年，发布里程碑式版本：JDK 1.5，为突出此版本的重要性，更名为JDK 5.0
  • 2005年，J2SE -> JavaSE，J2EE -> JavaEE，J2ME -> JavaME
  • 2009年，Oracle公司收购SUN，交易价格74亿美元
  • 2011年，发布JDK 7.0
  • 2014年，发布JDK 8.0，是继JDK 5.0以来变化最大的版本
  • 2017年，发布JDK 9.0，最大限度实现模块化
  • 2018年3月，发布JDK 10.0，版本号也称为18.3 image.png

Java技术体系平台

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Java在各领域的应用

从Java的应用领域来分，Java语言的应用方向主要表现在以下几个方面：

• 企业级应用：主要指复杂的大企业的软件系统、各种类型的网站。Java的安全机制以及它的跨平台的优势，使它在分布式系统领域开发中有广泛应用。应用领域包括金融、电信、交通、电子商务等。
• Android平台应用：Android应用程序使用Java语言编写。Android开发水平的高低很大程度上取决于Java语言核心能力是否扎实。
• 大数据平台开发：各类框架有Hadoop，spark，storm，flink等，就这类技术生态圈来讲，还有各种中间件如flume，kafka，sqoop等等 ，这些框架以及工具大多数是用Java编写而成，但提供诸如Java，scala，Python，R等各种语言API供编程。
• 移动领域应用：主要表现在消费和嵌入式领域，是指在各种小型设备上的应用，包括手机、PDA、机顶盒、汽车通信设备等。

Java语言的诞生

Java之父James Gosling(詹姆斯·高斯林)团队在开发”Green”项目时，发现C缺少垃圾回收系统，还有可移植的安 全性、分布程序设计和多线程功能。最后，他们想要一种易于移植到各种设备上的平台。

Java确实是从C语言和C++语言继承了许多成份，甚至可以将Java看成是类C语言发展和衍生的产物。比如Java语言的变量声明，操作符形式，参数传递，流程控制等方面和C语言、C++语言完全相同。但同时，Java是一个纯粹的面向对象的程序设计语言，它继承了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（以引用取代）、运符重载（operator overloading）、多重继承（以接口取代）等特性，增加了垃圾回收器功能用于回收不再被引用的对象所占据的内存空间。JDK1.5又引入了泛型编程（Generic Programming）、类型安全的枚举、不定长参数和自动装/拆箱

主要特性

• Java语言是易学的。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Java。
• Java语言是强制面向对象的。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。如：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。
• 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。
• 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平台的任何系统的解释器中运行。
• Java是性能略高的。与那些解释型的高级脚本语言相比，Java的性能还是较优的。
• Java语言是原生支持多线程的。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。

Java程序运行机制及运行过程

Java语言的特点

  • 特点一：面向对象
    两个基本概念：类、对象
    三大特性：封装、继承、多态

  • 特点二：健壮性
    吸收了C/C++语言的优点，但去掉了其影响程序健壮性的部分（如指针、内存的申请与释放等），提供了一个相对安全的内存管理和访问机制

  • 特点三：跨平台性
    跨平台性：通过Java语言编写的应用程序在不同的系统平台上都可以运行。“Write once , RunAnywhere”
    原理：只要在需要运行 java 应用程序的操作系统上，先安装一个Java虚拟机 (JVM Java Virtual Machine) 即可。由JVM来负责Java程序在该系统中的运行。

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     因为有了JVM，同一个Java 程序在三个不同的操作系统中都可以执行。这样就实现了Java 程序的跨平台性。

Java两种核心机制

Java虚拟机 (Java Virtal Machine)

  • JVM是一个虚拟的计算机，具有指令集并使用不同的存储区域。负责执行指令，管理数据、内存、寄存器。
  • 对于不同的平台，有不同的虚拟机。
  • 只有某平台提供了对应的java虚拟机，java程序才可在此平台运行
  • Java虚拟机机制屏蔽了底层运行平台的差别，实现了“一次编译，到处运行”

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垃圾收集机制 (Garbage Collection)

  • 不再使用的内存空间应回收—— 垃圾回收。
  • 在C/C++等语言中，由程序员负责回收无用内存。
  • Java 语言消除了程序员回收无用内存空间的责任：它提供一种系统级线程跟踪存储空间的分配情况。并在JVM空闲时，检查并释放那些可被释放的存储空间。
  • 垃圾回收在Java程序运行过程中自动进行，程序员无法精确控制和干预。
  • Java程序还会出现内存泄漏和内存溢出问题吗？Yes!

Java语言的环境搭建

什么是JDK，JRE

初学者学Java，经常听到JDK、JRE这些名词，它们到底是啥？

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JDK、JRE、JVM关系

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  • JVM：Java Virtual Machine，Java虚拟机

  • JDK=JRE+开发工具（JDK开发Java程序）

  • JRE=JVM+核心类库（JRE运行Java程序）

要学习Java开发，当然需要安装JDK了。

JSR、JCP……又是啥？

  • JSR规范：Java Specification Request

  • JCP组织：Java Community Process
    为了保证Java语言的规范性，SUN公司搞了一个JSR规范，凡是想给Java平台加一个功能，比如说访问数据库的功能，大家要先创建一个JSR规范，定义好接口，这样，各个数据库厂商都按照规范写出Java驱动程序，开发者就不用担心自己写的数据库代码在MySQL上能跑，却不能跑在PostgreSQL上。

    所以JSR是一系列的规范，从JVM的内存模型到Web程序接口，全部都标准化了。而负责审核JSR的组织就是JCP。

一个JSR规范发布时，为了让大家有个参考，还要同时发布一个“参考实现”，以及一个“兼容性测试套件”：

  • RI：Reference Implementation

  • TCK：Technology Compatibility Kit
    比如有人提议要搞一个基于Java开发的消息服务器，这个提议很好啊，但是光有提议还不行，得贴出真正能跑的代码，这就是RI。如果有其他人也想开发这样一个消息服务器，如何保证这些消息服务器对开发者来说接口、功能都是相同的？所以还得提供TCK。

    通常来说，RI只是一个“能跑”的正确的代码，它不追求速度，所以，如果真正要选择一个Java的消息服务器，一般是没人用RI的，大家都会选择一个有竞争力的商用或开源产品。

    参考：Java消息服务JMS的JSR：jcp.org/en/jsr/deta…

JDK 8 的安装与配置

每次执行 java 的工具都要进入到bin目录下，是非常麻烦的。可不可以在任何目录下都可以执行java的工具呢？

  • 根据windows系统在查找可执行程序的原理，可以将java工具所在路径定义到path 环境变量中，让系统帮我们去找运行执行的程序。

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一、安装环节

1.打开网页 www.oracle.com

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image.png 下载对应平台的合适的 JDK 版本。

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2.点击下载的 exe,如 jdk-8u131-windows-x64.exe。

3. 进入安装向导。

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4. 更改安装路径，选择安装所有组件

image.png 因为我已经安装了 所以JDK找出了我的安装目录，首次安装是安装在C盘，建议修改到其他盘符。

以我的为例：更改为 D:\developer_tools\Java\jdk1.8.0_131
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5.开始安装

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6.安装JRE

我刚刚把JDK安装到 D:\developer_tools\Java\jdk1.8.0_131
那么你可以把jre安装到 D:\developer_tools\Java\jre1.8.0_131\

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7.开始安装

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8.结束安装

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二、配置环节

1.选中桌面”我的电脑”-右键选择属性，选择高级系统设置

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2.点击环境变量

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3.新建一项系统变量“JAVA_HOME” 值为JDK的安装路径

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4.配置path系统变量

双击系统变量的 path，在变量值最前端添加【%JAVA_HOME%\bin;】然后确定-确定

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5.校验是否配置成功

通过运行-cmd 指令，进入命令行窗口。 输入：javac.exe

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6.检验【java.exe】命令

输入：java.exe

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7.获取JDK版本信息

输入：java -version

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三、下载 API

  • API （Application Programming Interface,应用程序编程接口）是 Java 提供的基本编程接口。
  • Java语言提供了大量的基础类，因此 Oracle 也为这些基础类提供了相应的API文档，用于告诉开发者如何使用这些类，以及这些类里包含的方法。
  • 下载地址：

www.oracle.com/technetwork…

将页面上的滚动条向下滚动，找到”Additional Resources”部分。如下：

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我也给你们提供了四个不同的API：

 JDK_API_1.6_zh_中文（1.6中文版）
 Java Platform SE 8（英文原版）
 jdk api 1.8_google（谷歌翻译中文版）
 jdk api 1.8_中文百度（百度翻译中文版）
 
 文件打不开的解决办法
 
 大家有没有碰到这种情况？有时候在网上下载的chm文件打不开，
 或者打开后显示的空白页面。今天就教大家怎么解决这个问题。
 1.选中文件 - 右键 - 属性
 2.常规 - 解决锁定 - 确定

下载链接：qydmw.lanzouo.com/b00p63hhe 密码:sfmm

当然，网络上也有很多版本可以自己去百度。

开发体验 — HelloWorld

  • 步骤：
  1. 将 Java 代码编写到扩展名为 .java 的文件中。
  2. 通过 javac 命令对该 java 文件进行编译。
  3. 通过 java 命令对生成的 class 文件进行运行。

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步骤一：编写

  • 选择最简单的编辑器：记事本。

  • 敲入代码

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

将文件保存成Test.java，这个文件是存放java代码的文件，称为源文件。

image.png 这两个选项记得勾上

步骤二：编译

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  • 有了java源文件，通过编译器将其编译成JVM可以识别的字节码文件。
  • 在该源文件目录下，通过javac编译工具对Test.java文件进行编译。
  • 如果程序没有错误，没有任何提示，但在当前目录下会出现一个Test.class文件，该文件称为字节码文件，也是可以执行的java的程序。

步骤三：运行

  • 有了可执行的java程序(Test.class字节码文件)
  • 通过运行工具java.exe对字节码文件进行执行。
  • main的方法是一个程序的起始点或者叫入口 image.png

后记：

  • Java源文件以“java”为扩展名。源文件的基本组成部分是类（class），如本例中的HelloWorld类。
  • Java应用程序的执行入口是main()方法。 它有固定的书写格式：public static void main(String[] args) {...}
  • Java语言严格区分大小写。
  • Java方法由一条条语句构成，每个语句以“;”结束。
  • 大括号都是成对出现的，缺一不可。
  • 一个源文件中最多只能有一个public类。其它类的个数不限，如果源文件包含
  • 一个public类，则文件名必须按该类名命名。
  • 学习编程最容易犯的错是语法错误。Java要求你必须按照语法规则编写代码。如果你的程序违反了语法规则，例如：忘记了分号、大括号、引号，或者拼错了单词，java编译器都会报语法错误。尝试着去看懂编译器会报告的错误信息。

注释(Comment)

  • 用于注解说明解释程序的文字就是注释。
  • Java中的注释类型：
    • 单行注释
      • 格式： //注释文字
    • 多行注释
      • 格式： /* 注释文字 */
    • 文档注释 (Java特有)
      • 格式：
            /**
             *  @author 指定编写java程序的作者
             *  @version 指定源文件的版本
             */

  • 注释内容可以被JDK提供的工具 javadoc 所解析，生成一套以网页文件形式体现的该程序的说明文档。

    • 操作方式

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  • 好处

    • 提高了代码的阅读性；调试程序的重要方法。
    • 注释是一个程序员必须要具有的良好编程习惯。
    • 将自己的思想通过注释先整理出来，再用代码去体现。

  • 注：

    • 对于单行和多行注释，被注释的文字，不会被JVM（java虚拟机）解释执行。
    • 多行注释里面不允许有多行注释嵌套。

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良好的编程风格

  • 正确的注释和注释风格
  • 使用文档注释来注释整个类或整个方法。
  • 如果注释方法中的某一个步骤，使用单行或多行注释。
  • 正确的缩进和空白
  • 使用一次tab操作，实现缩进
  • 运算符两边习惯性各加一个空格。比如：2 + 4 * 5。
  • 块的风格
    • Java API 源代码选择了行尾风格
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常用的Java开发工具

目前最常用的IDE是【IntelliJ IDEA】和【Eclipse】

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