【程序源代码】《JAVA基础》之Java语言基础

时令已经过了白露，转眼就快到了中秋佳节，天天渐渐变凉，一派秋天肃杀的景象。2020年注定是一个不平凡的一年。新型肺炎带来的影响还在持续。生活和经济都蒙上了一些不确定的薄薄的灰色。最近疫情期，自己憋在家里除了日常的活动外，没有其它事情要做，感觉时间都浪费掉了。同时由于疫情经济和情感上压力也有些大。为了排解压力让自己充实起来，我决定自己用一个月的时候自学一个新语言，选来选去决定学习python。在学习的过程中接有时感觉特别累，每天总体上也坚持自学至少三个小时。学习中发现了一个比较好的软件xmind，通过xmind这个思维导图软件制作了一些自学笔记，把每节的重点整理成图形的方式，很容易直观理解和掌握。最近整理出来一些图例分享给大家一起学习，希望大家能喜欢。自学确实不容易，贵在坚持！前一段时间给几个同学培训，录制了一些关于java基础方面的视频，我发布到公众号和视频网站上，最近好多朋友联系我给我鼓励让我继续接着写下去。所以今天陆续整理前面的一些文稿，整理成册分享给大家，欢迎鉴阅。希望大家能喜欢我的文章，继续鼓励我。共同成长。

图-1: 思维图

1991年，James Gosling所在SUN公司的工程师小组想要设计这样一种小型计算机语言：该语言主要用于像电视盒这样的消费类电子产品，另外，由于不同的厂商选择不同的CPU和操作系统，因此，要求该语言不能和特定的体系结构绑在一起，要求语言本身是中立的，也就是跨平台的。为此，他们将这个语言命名为Green，类似于绿色软件的意思，后来，又改名为Oak，橡树的意思。改名后发现已经有一种语言叫这个名字了，于是再改名为Java。Java语言发展到今天经历了一系列过程：1991年，SUN公司的Green项目，推出Oak；1995年，推出Java测试版；1996年，推出JDK1.0；1997年，推出JDK1.1；1998年，推出JDK1.2，大大改进了早期版本的缺陷，是一个革命性的版本，并更名为Java2；2004年，推出J2SE 5.0（1.5.0）Tiger（老虎）；2006年，推出J2SE 6.0（1.6.0）Mustang（野马）；2011年，推出Java SE 7.0 Dolphin（海豚）；2014年，推出Java SE 8.0。

Java为消费类智能电子产品而设计，但智能家电产品并没有像最初想象的那样拥有大的发展。然而到了20世纪90年代，Internet却进入了爆发式发展阶段，一夜之间，大家都在忙着将自己的计算机连接到网络上。这时，遇到了一个大问题。人们发现连接到Internet的计算机各式各样，有IBM PC、苹果机、各种服务器等，不仅硬件CPU不同，操作系统也不相同，整个网络环境变得非常复杂。程序员们希望他们编写的程序能够运行在不同的机器、不同的环境中，这就需要一种体系中立的语言（即跨平台）。Java的研发小组忽然发现他们用于小范围的语言也可以适应Internet这个大环境。跨平台是Java语言的核心优势，赶上了最初互联网的发展，并随着互联网的发展而发展，建立了强大的生态体系，目前已经覆盖IT各行业成为“第一大语言”，它被喻为计算机界的“英语”。虽然，目前也有很多跨平台的语言，但是已经失去先机，无法和Java强大的生态体系抗衡。Java仍将在未来几十年成为编程语言的主流。

Java SE（Java Standard Edition）：标准版，定位于个人计算机的应用开发

Java EE（Java Enterprise Edition）：企业版，定位于服务器端的应用开发

Java ME（Java Micro Edition）：微型版，定位于消费性电子产品的应用开发

1．跨平台/可移植性

跨平台/可移植性是Java的核心优势。Java在设计时就很注重移植和跨平台性。例如Java的int永远都是32位，不像C++可能是16或32位，会根据编译器厂商规定的变化而变化，给程序的移植带来麻烦。

2．安全性

Java适用于网络/分布式环境。为了达到这个目标，Java系统的开发人员在安全性方面投入了很大的精力，使Java可以很容易构建出防病毒、防篡改的系统。

3．面向对象

面向对象是一种程序设计技术，非常适合大型软件的设计和开发。由于C++为了照顾大量C语言使用者而兼容了C，使得自身仅仅成为了带类的C语言，多少影响了其面向对象的彻底性，而Java则是完全面向对象的语言。

4．简单性

Java就是C++语法的简化版。我们也可以将Java称之为“C++-”，即“C加加减”，指将C++的一些内容去掉，例如头文件、指针运算、结构、联合、操作符重载、虚基类等。同时，由于语法基于C语言，因此学习起来完全不费力。

5．高性能

Java在最初发展阶段，总是被人诟病性能低。客观上，高级语言运行效率总是低于低级语言的，这是无法避免的。Java语言本身在发展中通过对虚拟机的优化提升了几十倍的运行效率，例如，通过即时编译（JUST IN TIME,JIT）技术提高运行效率，将一些“热点”字节码编译成本地机器码，并将结果缓存起来，在需要的时候重新调用。这样使得Java程序的执行效率大大提高，某些代码甚至接近C++的效率。至此，Java低性能的缺陷已经被完全解决了。在业界发展方面，我们也看到很多C++应用转到Java开发，很多C++程序员转型为Java程序员。

6．分布式

Java是为Internet的分布式环境而设计的，因为它能够处理TCP/IP协议。事实上，通过URL访问一个网络资源和访问本地文件一样简单。Java还支持远程方法调用（Remote Method Invocation, RMI），使程序能够通过网络调用方法。

7．多线程

多线程的使用可以带来更好的交互响应和实时行为。Java多线程的简单性是Java成为主流服务器端开发语言的主要原因之一。

8．健壮性

Java是一种健壮的语言，它吸收了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）。Java程序不可能造成计算机崩溃。Java程序也可能有错误，即使出现某种出乎意料之事，程序也不会崩溃，而是把该异常抛出，再通过异常处理机制加以处理。

       五、Java应用程序的运行机制

计算机高级语言的类型主要有编译型和解释型两种，Java语言是两种类型的结合。Java程序员首先利用文本编辑器编写Java源程序，源文件的扩展名为．java；再利用编译器（javac）将源程序编译成字节码文件，字节码文件的扩展名为．class；最后利用虚拟机（解释器，java）解释执行。详细参考如下是图示：

图-2: java语言执行过程

      六、JVM、JRE和JDK 是什么

JVM（Java Virtual Machine）就是一个虚拟的用于执行字节码的“虚拟计算机”，它也定义了指令集、寄存器集、结构栈、垃圾收集堆、内存区域。JVM负责解释运行Java字节码，边解释边运行，这样，速度就会受到一定影响。不同的操作系统有不同的虚拟机。Java虚拟机机制屏蔽了底层运行平台的差别，实现了“一次编写，随处运行（Write once, run everywhere）”。Java虚拟机是实现跨平台的核心机制，如图1-6所示。

图-3: 不同的操作系统有不同的虚拟机

JRE（Java Runtime Environment）包含Java虚拟机、库函数和运行Java应用程序所必需的文件。JDK（Java Development Kit）包含JRE以及编译器和调试器等用于程序开发的文件。JDK、JRE和JVM的关系如图1-7所示。

图-4: JDK和JVM的关系

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