Java语言概述前言本专栏是Java基础的学习笔记，Java基础知识学习路线图解：第一部分：编程语言核心结构主

前言

本专栏是Java基础的学习笔记，Java基础知识学习路线图解：

第一部分：编程语言核心结构
主要知识点：变量、基本语法、分支、循环、数组、 …
第二部分： Java面向对象的核心逻辑
主要知识点： OOP、封装、继承、多态、接口、 …
第三部分：开发Java SE高级应用程序
主要知识点：异常、集合、 I/O、多线程、反射机制、网络编程、 ……

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
⮚ 图形化用户界面（Graphical User Interface - GUI）
⮚ 命令行方式（Command Line Interface - CLI）
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，例：rd /s /q 文件夹名（删除文件夹及其子项）
⮚ 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，例：del 文件名/文件夹名
⮚ exit : 退出 dos 命令行
✓ 补充：echo javase>1.doc

计算机语言的发展迭代史

计算机语言：人与计算机交流的方式。
第一代语言：机器语言，指令以二进制码的形式存在。
第二代语言：汇编语言，使用助记符来表示一条机器指令。

graph LR 
A[(add 2,3,result)]-->B(汇编器)-->C[("机器代码文件
...
110110101001101
...")]

第三代语言：高级语言
⮚ 面向过程：C、 Pascal、 Fortran
⮚ 面向对象：Java、JS、Python、Scala...
⮚ 面向过程/面向对象：C++

Java语言版本迭代概述

⮚ 1991年，起源于Green项目，开发语言最初命名为Oak(橡树)，即Java的前身
⮚ 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
⮚ 2018年9月，发布JDK 11.0，版本号也称为18.9

Java平台的三大版本

Java平台分为三个主要版本，每个版本针对不同的应用场景：

Java SE（Standard Edition） ：是Java平台的标准版，主要用于开发桌面和服务端应用程序，它提供了Java语言的核心类库（如java.lang，java.util）、虚拟机和开发工具集。
Java EE（Enterprise Edition） ：是Java平台的企业版，基于Java SE扩展了一系列用于Web服务、组件模型、消息服务的API和工具，如Servlet、JSP、EJB、JPA和JMS等，用于开发分布式、多层次的企业级应用程序。
Java ME（Micro Edition） ：是Java平台的微型版，专为移动设备和嵌入式设备设计，是Java SE的精简版，不过由于没有真正流行起来，没有特殊需求，不建议学习Java ME。

三者关系如下：
┌───────────────────────────┐
│Java EE                    │
│    ┌────────────────────┐ │
│    │Java SE             │ │
│    │    ┌─────────────┐ │ │
│    │    │   Java ME   │ │ │
│    │    └─────────────┘ │ │
│    └────────────────────┘ │
└───────────────────────────┘

Java语言的应用领域：
    - 企业级Web应用开发：后台开发
    - 大数据开发
    - Android应用程序开发：客户端开发
无论怎么选择，Java SE是基础，是整个Java平台的核心，是学习Java EE、大数据、Android开发的基石。

Java语言的特点

面向对象
⮚ 两个要素：类、对象
⮚ 三大特性：封装、继承、多态
健壮性
⮚ 吸收了C/C++语言的优点，去除了指针等影响健壮性的部分。
⮚ Java拥有自动垃圾回收机制（Garbage Collection），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，这一过程是在Java程序运行过程中自动进行的，意味着程序员不需要手动管理内存分配和释放，并且程序员无法精确控制和干预。注：仍然可能会出现内存溢出、内存泄漏。
跨平台性
⮚ Java程序被编译器（javac）编译成与平台无关的字节码文件（.class文件），这些字节码文件可以被安装在任何平台上的Java虚拟机（JVM）解析执行，Java虚拟机机制屏蔽了底层运行平台的差别，从而实现“编写一次，到处运行”。

flowchart LR

    subgraph UNIX
        sub1(JVM for UNIX)
    end

    subgraph Windows
        sub2(JVM for Windows)
    end

    subgraph Other["Other Platform"]
        sub3(JVM for Other)
    end

    A[*.java] -->|编译| B(*.class)
    B -->|执行| UNIX
    B -->|执行| Windows
    B -->|执行| Other

Java语言环境的搭建

JDK、JRE、JVM的概念
JDK：Java Development Kit，Java开发工具包
JRE：Java Runtime Environment，Java运行环境
JVM：Java virtual Machine，Java虚拟机
JDK、JRE、JVM之间的关系
JDK = JRE + 开发工具集（例：javac.exe、javadoc.exe等）
JRE = JVM + Java SE标准类库
JDK、JRE、JVM之间的关系如下图：
```
flowchart TD

  subgraph JDK
      subgraph JRE
          JVM
      end
  end

  style JDK fill:#b7d8eb
  style JRE fill:#e0f8d8
```
安装JDK
①访问Java Downloads|Oracle，找到合适版本的JDK并下载，例：Java Archive Downloads-Java SE 8
②傻瓜式安装，一直点击“下一步”即可，建议安装路径不要有中文或空格等特殊符号
③正常情况下，安装完的JDK已包含JRE，但是为了后续使用Eclipse等开发工具不报错，当提示安装JRE时，建议也根据提示安装JRE
配置环境变量Path
①打开：我的电脑 -> 属性 -> 高级系统设置 -> 环境变量 -> 系统环境变量。
②新建JAVA_HOME环境变量，变量值为JDK所在目录，例：D:\Java\jdk1.8.0_241。
③编辑Path环境变量，在变量值开始处加上java工具集所在目录（通过JAVA_HOME环境变量表示，例：%JAVA_HOME%\bin;），后面用“;”和其它值分隔开即可。
④WIN + R，输入“cmd”，打开DOS命令行界面，输入“java -version”，正常输出SDK配置信息，则表示配置成功。
```
C:\Users\admin>java -version
java version "1.8.0_241"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_241-b07)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.241-b07, mixed mode)
```
Path环境变量：windows操作系统执行命令时所要搜寻的路径
为什么要配置Path:希望java开发工具（javac.exe,java.exe)在任何的文件路径下都可以执行成功。

PS：之所以提取并配置环境变量JAVA_HOME，是因为许多Java开发工具、构建工具（如Maven、Gradle）和集成开发环境（IDE，如Eclipse、IntelliJ IDEA）都依赖于JAVA_HOME来找到JDK。

开发体验 - HelloWorld

新建文本文件，命名为HelloWorld，并更改扩展名为.java，Helloworld.java文件用于存放java代码，称为源文件。
通过记事本编辑器打开HelloWorld.java文件，敲入以下代码并保存。

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

打开DOS命令行界面，进入HelloWorld.java文件所在目录，通过javac命令对该文件进行编译，并得到HelloWorld.class字节码文件。

D:\demo>javac HelloWorld.java

通过java命令运行生成的class文件。

D:\demo>java HelloWorld
Hello,World!

常见问题及解决方法

D:\demo>java Test
错误:在类 Test 中找不到主方法，请将主方法定义为：
public static void main(String[] args)

D:\demo>javac Test1.java
javac:找不到文件:Test1.java
用法:javac<options><source files)
-help 用于列出可能的选项

D:\demo>java Test1
错误:找不到或无法加载主类 Test1

D:demo>javac Test.java
Test.java:1:错误:类Test1是公共的，应在名为 Test1.java 的文件中声明
public class Test1 {
       ^
1 个错误

D:\demo>javac Test.java
Test.java:3: 错误:需要”;
                System.out .println("hello")
                                            ^
1 个错误

以上为可能出现的常见问题，总而言之，学习编程最容易犯的是语法错误。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，或者拼错了单词等，java编译器都会报语法错误，尝试着去看懂编译器报告的错误信息，根据错误信息定位并解决问题。

总结第一个程序
① Java程序编写 - 编译 - 运行的过程：
⮚ 编写：我们将编写的Java代码保存在以“.java”结尾的源文件中。
⮚ 编译：使用javac.exe命令编译我们的源文件，格式：javac 源文件名.java。
⮚ 运行：使用java.exe解析运行我们的字节码文件，格式：java 类名
② 在一个Java源文件中可以声明多个class，但是，最多只能有一个类声明为public，因为编译要求声明为public的类的类名与源文件名相同。
③ Java应用程序的入口是main()方法，它有固定的书写格式：
```
public static void main(String[] args) {}
```
④ 每一个执行语句都以“;”结束。
⑤ Java语言严格区分大小写。
⑥ 编译Java源文件以后，会生成一个或多个字节码文件，字节码文件名与Java源文件中的类名相同。

注释（comment）

① Java规范的三种注释方式：

单行注释
多行注释
文档注释（Java特有）

② 注释声明格式

/**
 * 文档注释[功能描述]
 *
 * @author 作者
 * @date 创建时间
 * @version 源文件版本
 */
public class Comment {
 
    public static void main(String[] args) {
        // 单行注释，以“//”标识，只能注释一行内容
 
        /*
            这是多行注释
            可以注释多行内容
         */
    }
}

③ 注释的作用

对所写程序进行说明，增强可读性，方便自己，方便他人。
调试所写代码。

④ 特点

单行注释和多行注释的注释内容不参与编译，即编译后生成的.class结尾的字节码文件中不包含注释掉的内容。
多行注释不允许嵌套多行注释或文档注释，文档注释同理。
文档注释的注释内容可以被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，命令行如下：

javadoc -d mydoc -author -version HelloWorld.java

Java API文档

下载地址：Java Development Kit 8 Documentation
通过查阅Java API文档，可以了解如何使用Java SE类库的类以及类所包含的方法。