1. Java语言概述

1.1 Java概述

• 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），内嵌在HTML代码中。

• 伴随着互联网的迅猛发展，以及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。

1.2 Java语言简史

起步阶段：

1991年，Sun公司的工程师小组想要设计一种语言，应用在家用电器的控制和通信。由于这些设备的处理能力和内存都很有限，并且不同的厂商会选择不同的中央处理器（CPU），因此这种语言的关键是：代码短小、紧凑且与平台无关。

Gosling团队率先创造了这个语言，并命名为“Oak"。后因智能化家电的市场需求没有预期的高，Sun公司放弃了该项计划。

随着20世纪90年代互联网的发展，Sun公司发现该语言在互联网上应用的前景，于是改造了Oak，于1995年5月以Java的名称正式发布。

发展阶段：

补充：Java之父——詹姆斯·高斯林（James Gosling）

詹姆斯·高斯林（James Gosling）先生以“Java 技术之父”而闻名于世。他是Java 技术的创始人，他亲手设计了Java语言，并开发了Java编译器和Java虚拟机，使Java成为了世界上最流行的开发语言。

James Gosling于1984 年加入Sun公司，并一直服务于Sun公司，直至2010年前后，Sun被Oracle并购而加入Oracle，担任客户端软件集团的首席技术官; 2010年4月从Oracle离职。

1.3 Java技术体系平台

• Java SE(Java Standard Edition)标准版
  • 支持面向桌面级应用（如Windows下的应用程序）的Java平台，即定位个人计算机的应用开发。
  • 包括用户界面接口AWT及Swing，网络功能与国际化、图像处理能力以及输入输出支持等。
  • 此版本以前称为J2SE
• Java EE(Java Enterprise Edition)企业版
  • 为开发企业环境下的应用程序提供的一套解决方案，即定位在服务器端的Web应用开发。
  • JavaEE是JavaSE的扩展，增加了用于服务器开发的类库。如：Servlet能够延伸服务器的功能，通过请求-响应的模式来处理客户端的请求；JSP是一种可以将Java程序代码内嵌在网页内的技术。
  • 版本以前称为J2EE
• Java ME(Java Micro Edition)小型版
  • 支持Java程序运行在移动终端（手机、机顶盒）上的平台，即定位在消费性电子产品的应用开发。
  • JavaME是JavaSE的内伸，精简了JavaSE 的核心类库，同时也提供自己的扩展类。增加了适合微小装置的类库：javax.microedition.io.*等。
  • 此版本以前称为J2ME

注意：Android开发不等同于Java ME的开发。

2. Java开发环境搭建

2.1 什么是JDK、JRE

• JDK（Java Development Kit）：是Java程序开发工具包，包含JRE 和开发人员使用的工具。
• JRE（Java Runtime Environment）：是Java程序的运行时环境，包含JVM 和运行时所需要的核心类库。

如下是Java 8.0 Platform：

2.2 JDK版本选择

• 八爷党：坚守Java的阵地，虽然Java如今都已经进入了20年代，但是依然是一些开发环境的主阵地。
• 革命党：适应接受新的稳定版本。给开发者带来更加便利高效的体验。例如：
  • G1收集器：最受欢迎的GC算法。Java 11及更高版本的G1收集器是默认的GC，而Java 8中并不是。
  • 框架反推着开发人员使用更高的版本。在Java 17正式发布之前，Java开发框架Spring率先在官博宣布，Spring Framework 6和Spring Boot 3计划在2022年第四季度实现总体可用性的高端基线。意味着springboot3.0 是需要用java17和spring6.0为基础建设。如果从企业选型最新springboot3.0作为架构来说，它搭配jdk17肯定是标配了。

2.3 JDK的下载

• 下载网址（Oracle公司官网）：www.oracle.com
• 下载步骤：如图所示，在官网底部选择Developers开发者

（1）在Developers页面中间的技术分类部分，选择Java，单击进入，如图所示：

（2）这里展示的是最新Java版本，例如Java20。下滑到 Java SE 栏目的位置。单击Download Oracle JDK，然后选择具体的版本下载。

（3）选择Download Oracle JDK按钮后，进入Download Java界面。选择对应版本点击下载链接下载。

（4）如果想安装Java 8版本的话，可以在当前页面继续下滑到如下位置：

（5）选择Accept License Agreement，点击下载。

（6）注册或登录后下载：

（7）如果需要安装其它历史版本，可以选择 Java archive：

接着进行选择下载即可。

2.4 JDK的安装

• 安装说明
  • 傻瓜式安装，下一步即可。
  • 建议：安装路径不要有中文或者空格等特殊符号。
  • 以JDK17版本为例。

• 安装步骤：

（1）双击jdk-17_windows-x64_bin.exe文件，并单击下一步，如图所示：

（2）修改安装路径，单击更改，如图所示：

（3）将安装路径修改为D:\develop_tools\jdk\jdk-17.0.2\，并单击下一步，如图所示：

（4）稍后几秒，安装完成，如图所示：

2.5 配置path环境变量

为什么配置path？

• path环境变量是window操作系统执行命令时，所要搜寻的路径。
• 希望在命令行使用javac.exe等工具时，任意目录下都可以找到这个工具所在的目录。

JDK8配置方案：配置JAVA_HOME+path（推荐）

• 步骤：

（1）打开桌面上的计算机，进入后在左侧找到计算机，单击鼠标右键，选择属性，如图所示：

（2）选择高级系统设置，如图所示：

（3）在高级选项卡，单击环境变量，如图所示：

（4）在系统变量中，单击新建 ，创建新的环境变量，如图所示：

（5）变量名输入JAVA_HOME，变量值输入 D:\develop_tools\jdk\jdk1.8.0_271 ，单击确定，如图所示：

（6）选中Path 环境变量，双击或者点击编辑 ，如图所示：

（7）在变量值的最前面，键入%JAVA_HOME%\bin。如图所示：

注意：强烈建议将%JAVA_HOME%\bin声明在path环境变量中所有变量的最前面！

（8）环境变量配置完成，重启DOS命令行，在任意目录下输入javac 或java命令或java -version，运行成功。

配置classpath，用于指名class文件识别的路径。其实是没必要的。

小结如下：

JDK17配置方案：自动配置

在我们安装完JDK17之后，理应按JDK8的方式配置path环境变量。但是，我们发现在安装完JDK17以后，配置环境变量之前，执行CMD指令：

竟然成功了！而且是17.0.2版本。因为JDK17在安装之后，自动进行了环境变量的配置。如下：

这里建议，将JDK17安装的路径，设置为JAVA_HOME，并将%JAVA_HOME%\bin上移到首位。

3. Java API文档

• 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说明文档，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。大多数Java书籍中的类的介绍都要参照它来完成，它是编程者经常查阅的资料。

• Java API文档，即为JDK使用说明书、帮助文档。类似于字典。

• 下载API文档：

  • 在线看：https://docs.oracle.com/en/java/javase/17/docs/api/index.html
  • 离线下载：https://www.oracle.com/java/technologies/javase-jdk17-doc-downloads.html

4. Java核心机制：JVM

4.1 Java语言的优缺点

4.1.1 优点

• 跨平台性：这是Java的核心优势。Java在最初设计时就很注重移植和跨平台性。比如：Java的int永远都是32位。不像C++可能是16，32，可能是根据编译器厂商规定的变化。

  • 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 , Run Anywhere”。
  • 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。

• 面向对象性：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。面向对象编程支持封装、继承、多态等特性，让程序更好达到高内聚，低耦合的标准。

• 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。

• 安全性高：Java适合于网络/分布式环境，需要提供一个安全机制以防恶意代码的攻击。如：安全防范机制（ClassLoader类加载器），可以分配不同的命名空间以防替代本地的同名类、字节代码检查。

• 简单性：Java就是C++语法的简化版，我们也可以将Java称之为“C++--”。比如：头文件，指针运算，结构，联合，操作符重载，虚基类等。

• 高性能：

  • Java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，这个无法避免。Java语言本身发展中通过虚拟机的优化提升了几十倍运行效率。比如，通过JIT(JUST IN TIME)即时编译技术提高运行效率。

  • Java低性能的短腿，已经被完全解决了。业界发展上，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。

4.1.2 缺点

• 语法过于复杂、严谨，对程序员的约束比较多，与python、php等相比入门较难。但是一旦学会了，就业岗位需求量大，而且薪资待遇节节攀升。
• 一般适用于大型网站开发，整个架构会比较重，对于初创公司开发和维护人员的成本比较高（即薪资高），选择用Java语言开发网站或应用系统的需要一定的经济实力。
• 并非适用于所有领域。比如，Objective C、Swift在iOS设备上就有着无可取代的地位。浏览器中的处理几乎完全由JavaScript掌控。Windows程序通常都用C++或C#编写。Java在服务器端编程和跨平台客户端应用领域则很有优势。

4.2 JVM功能说明

JVM（Java Virtual Machine ，Java虚拟机）：是一个虚拟的计算机，是Java程序的运行环境。JVM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。

4.2.1 功能1：实现Java程序的跨平台性

我们编写的Java代码，都运行在JVM 之上。正是因为有了JVM，才使得Java程序具备了跨平台性。

使用JVM前后对比：

4.2.2 功能2：自动内存管理(内存分配、内存回收)

• Java程序在运行过程中，涉及到运算的数据的分配、存储等都由JVM来完成
• Java消除了程序员回收无用内存空间的职责。提供了一种系统级线程跟踪存储空间的分配情况，在内存空间达到相应阈值时，检查并释放可被释放的存储器空间。
• GC的自动回收，提高了内存空间的利用效率，也提高了编程人员的效率，很大程度上减少了因为没有释放空间而导致的内存泄漏。

即使有GC的自动回收功能，Java程序还会出现内存溢出和内存泄漏问题！