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java 学习笔记（1）——Java语言概述

WuJunwei
Jul 11, 2020
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软件开发及计算机编程语言介绍，Java语言概述，Java语言运行机制及运行过程，Java API的文档，开发工具

软件开发及计算机编程语言介绍

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

图形化界面：这种方式简单直观，使用者易于接受，容易上手操作。

** 命令行方式**：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。

常用的DOS命令

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

常用快捷键

  • ← →：移动光标
  • ↑ ↓：调阅历史操作指令
  • delete和backspace：删除字符

计算机编程语言介绍

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。

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…

查看语言使用排行https://www.tiobe.com/tiobe-index/

Java语言概述

  • 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）。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。

后台开发：Java、PHP、Python、Go、Node.js

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
  • 2018年9月，发布JDK 11.0，版本号也称为18.9

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，提供了完整的Java核 心API，此版本以前称为J2SE

Java EE(Java Enterprise Edition)企业版

是为开发企业环境下的应用程序提供的一套解决方案。该技术体系中包含的技术如 :Servlet 、Jsp等，主要针对于Web应用程序开发。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、PDA）上的平台，对Java API有所精简，并加 入了针对移动终端的支持，此版本以前称为J2ME

Java Card

支持一些Java小程序（Applets）运行在小内存设备（如智能卡）上的平台

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：

  1. 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。
  2. 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
  3. 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。
  4. 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）、运算符重载（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

  1. 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。
  2. 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）
    • 两个基本概念：类、对象
    • 三大特性：封装、继承、多态
  3. 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
  4. 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
    • 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
  5. 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。
  6. 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
  7. 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
  8. 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。
  9. 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
  10. 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 , 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。

Java语言运行机制及运行过程

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”

垃圾收集机制 (Garbage Collection)

  1. 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。
  2. 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
  3. Java程序还会出现内存泄漏和内存溢出问题吗? 会

Java语言的环境搭建

什么是JDK，JRE

JDK(Java Development Kit Java开发工具包)

JDK是提供给Java开发人员使用的，其中包含了java的开发工具，也包括了JRE。所以安装了JDK，就不用在单独安装JRE了。

JRE(Java Runtime Environment Java运行环境)

包括Java虚拟机(JVM Java Virtual Machine)和Java程序所需的核心类库等，如果想要运行一个开发好的Java程序，计算机中只需要安装JRE即可。

简单而言，使用JDK的开发工具完成的java程序，交给JRE去运行。

注释

用于注解说明解释程序的文字就是注释。

Java中的注释类型：

  • 多行注释
    • 格式： /* 注释文字 */
  • 单行注释
    • 格式： //注释文字
  • 文档注释
    • 格式：

    /**

    @author 指定java程序的作者

    @version 指定源文件的版本

    */

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。

文档注释，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。

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

Java API的文档

  • 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API：http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/index.html
    • Additional Resources-Java SE 8 Documentation下载

良好的编程风格

  1. 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。
  2. 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
  3. 块的风格
    • Java API 源代码选择了行尾风格

常用的Java开发工具

文本编辑工具：

  • 记事本
  • UItraEdit
  • EditPlus
  • TextPad
  • NotePad

Java集成开发环境（IDE)：

  • JBuilder
  • NetBeans
  • Eclipse
  • MyEclipse
  • IntelliJ IDEA

Eclipse

Eclipse应该是大多数Java程序员使用的第一个IDE。众所周知的、最流行、也最受欢迎的Java开发工具。优点很多：免费、更新快、代码智能化、ANT构建等，拥有众多插件，完全免费、有中文版、上手比较快。缺点也非常明显，安装插件麻烦、插件对版本要求比较严格。

访问主页https://eclipse.org/

MyEclipse

MyEclipse也是一款功能强大的J2EE集成开发环境，由Genuitec公司发布，提供免费版和收费版。但免费版，只能满足基本开发需求

访问主页http://www.myeclipsecn.com/

IntelliJ IDEA

IntelliJ IDEA被认为是目前Java开发效率最快的IDE工具。是JetBrains公司的产品，这家公司总部位于捷克共和国的首都布拉格。它整合了开发过程中实用的众多功能，智能提示错误，强大的调试工具，Ant，JavaEE支持，CVS整合，最大程度的加快开发的速度。简单而又功能强大。与其他的一些繁冗而复杂的IDE工具有鲜明的对比。

访问主页https://www.jetbrains.com/idea/

面试题

java语言的特点是什么？

  1. 面向对象性：两个基本概念：类、对象；三大特性：封装、继承、多态
  2. 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
  3. 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 , Run Anywhere”

一个”.java”源文件中是否可以包括多个类（不是内部类）？有什么限制？

可以。但最多只有一个类名声明为public，与文件名相同。

Something类的文件名叫OtherThing.java

正确。从来没有人说过Java的class名字必须和其文件名相同。但public class的名字必须和文件名相同。

为什么要设置path（或者说，设置path的目的是什么）

目的是为了在控制台的任何文件路径下，都可以调用jdk指定目录下的所有指令。

GC是什么? 为什么要有GC

GC是垃圾收集的意思（Gabage Collection）,内存处理是编程人员容易出现问题的地方，忘记或者错误的内存回收会导致程序或系统的不稳定甚至崩溃，Java提供的GC功能可以自动监测对象是否超过作用域从而达到自动回收内存的目的，Java语言没有提供释放已分配内存的显示操作方法。

垃圾回收器的基本原理是什么？垃圾回收器可以马上回收内存吗？有什么办法主动通知虚拟机进行垃圾回收

对于GC来说，当程序员创建对象时，GC就开始监控这个对象的地址、大小以及使用情况。通常，GC采用有向图的方式记录和管理堆(heap)中的所有对象。通过这种方式确定哪些对象是”可达的”，哪些对象是”不可达的”。

当GC确定一些对象为”不可达”时，GC就有责任回收这些内存空间。可以。程序员可以手动执行System.gc()，通知GC运行，但是Java语言规范并不保证GC一定会执行。

其实当我们直接调用System.gc()只会把这次gc请求记录下来，等到runFinalization=true的时候才会先去执行GC，runFinalization=true之后会在允许一次system.gc()。之后在call System.gc()还会重复上面的行为。

所以System.gc()要跟System.runFinalization()一起搭配使用才好。 查看ZygoteInit.java 里面 gc()和runFinalizationSync()是配合使用的，这样才有效果