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前言

目标：Java基础编程，熟练Java开发语法和规则，养成良好编程习惯

概述

Java是什么？

Java是一门非常优秀的计算机编程语言 (Go也很优秀)

Java之父：詹姆斯·高斯林（James Gosling）

历史

世界语言排名

2023年7月21日：

Java关键时间

1991年4月，由 James Gosling 博士领导的绿色计划Green 启动项目目的是开发一种能够在各种消费性电子产品（如机顶盒、冰箱等）上运行的程序架构该项目最终的产品是 Oak（橡树） ，即Java语言的前身

1995年5月23日，Oak语言改名为Java，并且在SunWorld大会上正式发布 Java 1.0版本 Java语言第一次提出了Write Once，Run Anywhere的口号

1996年1月23日，JDK 1.0发布，Java语言有了第一个正式版本的运行环境 JDK 1.0提供了一个纯解释执行的Java虚拟机实现（Sun Classic VM） JDK 1.0版本的代表技术包括：Java虚拟机、Applet、AWT等。

1997年2月19日，Sun公司发布了JDK 1.1 Java技术的一些最基础的支撑点（如JDBC等）都是在JDK 1.1版本中发布的Java语法也有了一定的发展，如内部类和反射

1999年4月8日，JDK 1.1在此期间一共发布了1.1.0～1.1.8九个版本从1.1.4之后，每个JDK版本都有一个自己的名字（工程代号）例如：JDK 1.1.4 - Sparkler（宝石）、JDK 1.1.5 - Pumpkin（南瓜）

1998年12月4日，JDK迎来了里程碑式的版本JDK1.2，代号Playground（竞技场） Sun公司在这个版本中把Java技术体系拆分为3个方向：

面向桌面应用开发的J2SE（Java 2 Platform, Standard Edition）

面向企业级开发的J2EE（Java 2 Platform, Enterprise Edition）

面向手机移动终端开发的J2ME（Java 2 Platform, Micro Edition）

1999年4月27日， HotSpot虚拟机

发布 HotSpot最初由一家名为”Longview Technologies”的小公司开发，因为HotSpot的优异表现，这家公司在1997年被Sun公司收购了

HotSpot虚拟机发布时是作为JDK 1.2的附加程序提供的，后来它成为了JDK 1.3及之后所有版本的Sun JDK的默认虚拟机

2004年9月30日， JDK1.5 发布，代号Tiger（老虎）

从JDK 1.2以来，Java在语法层面上的变换一直很小，而JDK1.5在Java语法易用性上做出了非常大的改进例如，自动装箱、泛型、动态注解、枚举、可变长参数、遍历循环（foreach循环）等语法特性都是在JDK 1.5中加入的

2006年12月11日，JDK 1.6发布，代号Mustang（野马）

在这个版本中，Sun终结了从JDK 1.2开始已经有8年历史的J2EE、J2SE、 J2ME的命名方式启用 Java SE 6、Java EE 6、Java ME 6 的命名方式。

2006年11月13日，在JavaOne大会上，Sun公司宣布最终会将Java开源

2009年2月19日，工程代号为Dolphin（海豚）的JDK 1.7完成了其第一个里程碑版本

2009年4月20日，Oracle公司宣布正式以74亿美元的价格收购Sun公司，Java 商标从此正式归Oracle所有

具体版本

平台

1998年12月4日，Sun公司在发布的JDK1.2中，将Java技术体系拆分为3个方向（平台）：

J2SE （Java 2 Platform， Standard Edition），面向桌面应用开发

J2ME （Java 2 Platform， Micro Edition），面向手机等移动终端开发

J2EE （Java 2 Platform， Enterprise Edition），面向企业级开发

Java具体应用

全球超过30亿台各样设备上的应用程序是用Java开发的，耳熟能详的有：

Adobe PDF 阅读器，Gui开发

Google、Facebook、Amazon、淘宝、百度、携程等Web网站

Tomcat、JBoss、WebLogic等Web服务器

抖音、淘宝、微信等手机APP，使用Android开发组件Android SDK（基于 Java）

ERP（企业资源规划）CRM（客户资源管理）等企业级应用

游戏后端，如英雄联盟、吃鸡

JDK

JDK下载

Oracle：windows-jdk版本切换

API在线文档：Home: Java Platform, Standard Edition (Java SE) 8 Release 8 (oracle.com)

JDK8-API文档下载地址：Java Development Kit 8 Documentation (oracle.com)

JDK安装

Linux 安装jdk 两种方法

WindowsJDK安装

环境变量

需要配置三个环境变量：JAVA_HOME、PATH、CLASSPATH。其中PATH必须配置，另外两个建议配置。

JAVA_HOME: 指定JDK安装路径

JAVA_HOME=E:\Java\jdk1.8.0_45

PATH：命令搜素路径，建议使用%JAVA_HOME%引用JAVA_HOME的变量值

PATH=%JAVA_HOME%\bin

CLASSPATH：指定将来要运行或加载的class文件的所在路径。暂时配置为当前路径（也可以不配置，因为默认值就是当前路径）

CLASSPATH=.

Linux中的环境配置

使用vi打开 ./bashrc 文件进行配置（用户级别的环境变量）
1
vi ~/.bashrc

JDK结构

oracle官方文档中提供的JDK结构图：

JDK目录

这里以Windows中安装后的目录为例说明：

关于src.zip文件：

我们将来在代码中，所调用的JavaSE-api中的代码，大多数的源码就存在这个压缩包中

这里面都是java文件，这些java文件编译或生成了class文件，都存在一个jar中，%JAVA_HOME%\jre\lib\rt.jar

我们的代码在运行时，JVM会先从这个rt.jar中加载一些我们需要使用的类，例如String.class、Object.class、System.class等

src.zip 和 rt.jar 的关系：

**sun公司程序员 –> 编写基础的代码 –> .java –> 压缩 –> src.zip –> 编译 –> .class –> 归档 –> rt.jar

Java特点

Java语言是一种分布式的面向对象语言，具有面向对象、平台无关性、简单性、解释执行、多线程、安全性等很多特点，具体如下：

更纯粹的面向对象编程，加速开发的过程

一次编写，到处运行（Write Once, Run any Where）跨平台

程序员写好Java程序，再将其编译成字节码文件，最后由JVM解释执行

开源及强大的生态环境，社区活跃，第三方类库选择丰富

简单性，学起来简单，用起来更方便（后仰）

强大的API，使得编程变得更加容易快捷，大大降低了程序的开发成本

安全性，Java的存储分配模型可以有效防御恶意代码攻击

支持多线程和多任务

强类型、异常处理、垃圾回收机制等技术，保证了Java的健壮性

跨平台原理

Java属于高级编程语言，高级语言编码运行步骤有：

编写：指程序员编写源代码，比如HelloWorld.java

编译：指将源代码文件转化成机器认识的机器语言的过程源代码--->二进制

运行：指通过编译或，让计算机执行编译后指令的过程

高级语言的编译方式分为三种：编译型、解释型、混合型

编译型

使用专门的编译器，针对特定平台（操作系统）将某种高级语言源代码 一次性”翻译” 成可以被该平台硬件执行的机器码，并包装成为该平台所能识别的可执行程序的格式（生成新文件），这个转换过程就是”编译”

C、C++都属于编译型语言

解释型

使用专门的解释器，将源程序逐行解释成特定平台的机器码，并立即执行（不会生成新文件）

可以理解为，解释型语言相当于把编译型语言里面的编译和执行合并到了一起，同时进行

优点是跨平台，缺点是效率低

Python、Shell、Ruby都属于解释型语言

混合型

Java语言是混合型（编译+解释）的代表

首先它的源代码需要编译，生成与平台无关的字节码（.class）文件 javac

字节码文件不能直接执行，需要交给操作系统下的Java虚拟机（JVM）解释执行

Java为不同的操作系统提供了不同的JVM虚拟机

原理

使用Java语言编写一份源代码，不管在什么操作系统下编译，得到的都是相同的字节码文件，在不同的操作系统下使用不同的JVM解释执行这份字节码文件，程序成功运行，将会有相同的运行效果。这就是跨平台的原理， Write Once， Run any Where ！

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常用命令

存放在 %JAVA_HOME%bin 下面:

javac 编译命令

格式：javac [-d 目标目录路径] *.java

作用：编译源文件获得字节码文件（存放到-d后目录下），如果不跟-d，则放到当前目录下

java 运行命令

格式：java [-cp class文件存储目录] 类的全包名

例如：java -cp bin/ com.lwsj.chap01.HelloWorld

作用：从-cp后面的路径中查找到需要运行的class文件，然后运行

注意：类的全包名是指包名.类名，不要加.class后缀 = 全限定名

javadoc

生成API文档命令

javap

反解析命令，可以解析出class字节码文件的内容

jar

打包命令

package

package语句必须是程序的第一条可执行的代码

package语句在一个Java文件中最多只能有一个

程序可以不用package，表示无包名

包其实就是文件夹，一般是公司域名倒着写 www.baidu.com 包名为com.baidu.项目名，最后编译生成的class文件，就会放到com/baidu/项目名/目录下

JavaSE-API中常用的包有：

java.lang

最常用的一个包，里面的类可以在我们的程序中直接使用，不需要import导入

java.io

用户输入输出流的操作。也就是读数据/写数据

java.net

用户网络编程。可实现计算机A和B之间建立网络连接进行信息传输

java.util

工具类，可以帮我们在我们代码中完成一些辅助的功能，例如表示日期、使用集合存储数据、使用工具类操作数组等

扩展内容

JVM虚拟机

JVM是Java Virtual Machine（Java虚拟机）的缩写，它是一个虚构出来的计算机规范结构，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。

JVM是Java中最核心的一个东西，它在计算机的内存中，虚拟并提供了Java代码可以再其中运行的基础环境。

JVM内存管理结构如下：

和我们程序中关系比较紧密的是堆区、栈区还有方法区

JVM就是 java 程序和操作系统之间的桥梁：

Java代码编译后，计算机并不能直接运行，必须需要经过JVM进行解释后再进行运行。

so，Java其实并不算是真正的编译语言。

注意：JVM本质上是一个规范，每个公司都可以按照这个规范实现自己的JVM虚拟机

现在默认使用的虚拟机是Oracle公司提供的HotSpot

当使用Java命令来运行程序的使用，会先启动JVM，这个JVM在JDK中对应了一个ddl或so文件：

如果是Windows系统下，这个文件在：%JAVA_HOME%\jre\bin\server\jvm.dll

如果是Linux系统下，这个文件在：$JAVA_HOME$/jre/lib/amd64/server/libjvm.so

注意：Linux下面的so文件就类似于Windows中的dll文件

字节码验证

将编写好Java代码编译成class文件（字节码）后，需要被JVM加载到内存中才可以运行，JVM加载时是需要做字节码验证的。

Java代码编译及运行过程：

加载到内存的途径有很多，可以通过本地磁盘也可以通过网络（上图是通过网络）加载。

一个class文件被加载到JVM内存之后，首先要经过字节码验证，验证内容主要包含：

检查当前class文件的版本和JVM的版本是否兼容

检查当前代码是否会破坏系统的完整性

检查当前代码是否有栈溢出的情况

检查当前代码中的参数类型是否正确

检查当前代码中的类型转换操作是否正确

验证通过后，再确定哪些代码是 解释执行 的，哪些代码是 JIT即时编译执行 的：

解释执行

class文件内容需要交给JVM进行解释执行，简单理解就是JVM解释一行就执行一行代码。所以如果Java代码全是这样的运行方式的话，效率会稍低一些。

JIT（Just In Time）即时编译

执行代码的另一种方式，JVM可以把Java中的 热点代码 直接编译成计算机可以运行的二进制指令，这样后续再调用这个热点代码的时候，就可以直接运行编译好的指令，大大提高运行效率。

垃圾回收器

在Java语言中，编程人员不需要在代码中主动的对内存进行申请与释放（C、C++语言中，程序员需要自己控制）

Java代码中，开辟要使用的内存空间，使用new关键字即可。

使用完后，对内存的释放，在JVM中，由垃圾回收器（Garbage Collection，GC）来完成。

不同类型的GC，在JVM中，会根据不同的算法，对不同的内存区域内标记为垃圾的空间，进行回收释放。在这个过程中，是不需要编程人员干预的，自动完成。

JavaSE-API:
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java.lang.System.gc();
java.lang.Runtime.gc();
注意，虽然可以主动通知，但是最后GC并不一定会立刻执行，因为这个垃圾回收的过程什么时候执行，最终还是要根据GC的具体算法和当前内存的使用情况来确定。