Java概述与开发环境搭建

本章没有涉及Java语法知识，主要介绍Java语言的特点、版本、环境搭建等，并给出了第一个简单的Java程序——Hello World，让大家对Java有一个最基本的认识。

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Java语言概述

Java语言是SUN(Stanford University Network，斯坦福大学网络公司)公司1995年推出的一门高级编程语言，起初主要应用在小型消费电子产品上，后来随着互联网的兴起，Java语言迅速崛起，成为大型互联网项目的首选语言。2009年04月20日，美国甲骨文公司74亿美元收购Sun，取得java的版权。

更多关于Java的历史发展信息请参考：http://baike.baidu.com/view/29.htm#2

Java语言的崛起，与它的跨平台特性有着密切的关系。这里所说的”平台“主要是指不同的操作系统，所谓跨平台，是指通过Java语言编写的应用程序可以在不同的系统平台上平稳运行。

更多特性请参考：Java的特点

那么，跨平台是怎样实现的呢？这就要谈及Java虚拟机（Java Virtual Machine，简称 JVM）。

Java虚拟机可以理解为软件模拟的计算机，可以在任何处理器上（无论是在计算机中还是在其它电子设备中）安全并且兼容的执行程序。我们编写的Java源代码，编译以后会生成一种 .class 的文件，称为 字节码文件。java虚拟机就是负责将字节码文件翻译成特定的机器码然后运行，也就是说，只要在不同平台上安装相应的JVM，就可以运行字节码文件，运行我们编写的Java程序。

而这个过程中，我们编写的Java程序没有做任何改变，仅仅是通过JVM这一”中间层“，就能在不同平台上运行，真正实现了”一次编译，到处运行“的目的。

关于JVM的更多解释，请查看：http://baike.baidu.com/view/160708.htm

总结：JVM是一个”桥梁“，是一个”中间件“，是实现跨平台的关键，Java代码首先被编译成字节码文件，再由JVM将字节码文件翻译成机器语言，从而达到运行Java程序的目的。

如下图所示，正是因为有了JVM，同一个Java程序才可以在三个不同的操作系统中执行。这样就就实现了Java程序的跨平台性，也称Java具有良好的可移植性。



图解JVM实现跨平台的过程

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Java在哪些方面有应用

Java 的应用可以简单分为以下几个方面：

Java 的桌面应用

桌面应用一般仅仅需要 JRE 的支持就足够了。
Java Web 应用

Java 的 Web 应用至少需要安装 JDK 和一个 Web 容器（例如 Tomcat），以及一个多用户数据库，Web 应用至少分为 3 层：

Browser 层：浏览器显示用户页面。
Web 层：运行 Servlet/JSP。
DB 层：后端数据库，向 Java 程序提供数据访问服务。

Java 企业级应用

企业级应用比较复杂，可以扩展到 n 层，最简单情况会分为 4 层：

Browser 层：浏览器显示用户页面。
Client 层：Java 客户端图形程序（或者嵌入式设备的程序）直接和 Web 层或者 EJB层交互。
Web 层：运行 Servlet/JSP。
EJB 层：运行 EJB，完成业务逻辑运算。
DB 层：后端数据库，向 Java 程序提供数据访问服务。

Java 嵌入式应用

Java 嵌入式应用是一个方兴未艾的领域。嵌入式开发，需要从下载 J2ME 开发包。J2ME包含了嵌入式设备专用虚拟机 KVM，和普通的 JDK 中包含的 JVM 有所不同，另外还需要到特定的嵌入式厂商那里下载模拟器。

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Java的不同版本：J2EE、J2SE、J2ME的区别

Java 拥有3个版本，分别为：J2EE、J2SE和J2ME（也就是说，J2EE、J2SE和J2ME是Java的不同版本）。以下是详细介绍：

J2EE(Java 2 Platform 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。
J2SE（Java 2 Platform Standard Edition）标准版

是为开发普通桌面和商务应用程序提供的解决方案。该技术体系是其他两者的基础，可以完成一些桌面应用程序的开发。比如Java版的扫雷。

平时所说的JDK其实就是指J2SE，这也是本教程所要讲解的。
J2ME(Java 2 Platform Micro Edition)小型版

是为开发电子消费产品和嵌入式设备提供的解决方案。该技术体系主要应用于小型电子消费类产品，如手机中的应用程序等。

注意：这里的小型电子消费品不是指搭载了IOS或Android操作系统的手机，IOS和Android系统都有自己的开发组件。

两点注意：

Java5.0版本后，J2EE、J2SE、J2ME分别更名为JAVAEE JAVASE JAVAME。
每个版本名称中都带有一个数字“2”，这个“2”是指Java2：自从 Java1.2 发布后，Java 改名为 Java2（不过我们平时仍然称为 Java）。

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Java与C、C++的区别

如果您对C语言和C++有所了解，我想下边的对比对你有很大帮助；如果不了解，请跳过，直接进入下一节。

首先应该清楚，Java 是由 C++发展而来的，保留了 C++的大部分内容，其编程方式类似于 C++。但 Java 的句法更清晰、规模更小、更易学。Sun 公司对多种程序设计语言进行了深入研究，并摒弃了其他语言的不足之处，最终退出了 Java。正是这样，Java 从根本上解决了 C++的固有缺陷，形成了一种新的完全面向对象的语言。

Java 和 C/C++的相似之处多于不同之处，有 C 基础的读者，学习 Java 会更容易。相比较而言，Java 的编程环境更为简单。因篇幅所限，这里不能完全列出不同之处，仅列出一些比较显著的区别。

指针

Java 没有指针的概念，从而有效地防止了在 C/C++语言中，容易出现的指针操作失误（如指针悬空所造成的系统崩溃）。在 C/C++中，指针操作内存时，经常会出现错误。在Java 中没有指针，更有利于 Java 程序的安全。

多重继承

C++支持多重继承，它允许多父类派生一个子类。也就是说，一个类允许继承多个父类。尽管多重继承功能很强，但使用复杂，而且会引起许多麻烦，编译程序实现它也很不容易。所以 Java 不支持多重继承，但允许一个类实现多个接口。可见，Java 既实现了 C++多重继承的功能，又避免了 C++的许多缺陷。

数据类型

Java 是完全面向对象的语言，所有方法和数据都必须是类的一部分。除了基本数据类型之外，其余类型的数据都作为对象型数据。例如对象型数据包括字符串和数组。类将数据和方法结合起来，把它们封装在其中，这样每个对象都可实现具有自己特点的行为。而 C++将函数和变量定义为全局的，然后再来调用这些函数和变量，从而增加了程序的负担。此外，Java 还取消了
C/C++中的结构和联合，使编译程序更简洁。

自动内存管理

Java 程序中所有的对象都是用 new 操作符建立在堆栈上的，这个操作符类似于 C++的“new”操作符。Java 自动进行无用内存回收操作，不需要程序员进行删除。当 Java 中一个对象不再被用到时，无须使用内存回收器，只需要给它加上标签以示删除。无用内存的回收器在后台运行，利用空闲时间工作。而 C++中必须由程序释放内存资源，增加了程序设计者的负担。

操作符重载

Java 不支持操作符重载，操作符重载被认为是 C++的突出特征。在 Java 中虽然类可以实现这样的功能，但不支持操作符重载，这样是为了保持 Java 语言尽可能简单。

预处理功能

C/C++在编译过程中都有一个预编译阶段，即预处理器。预处理器为开发人员提供了方便，但增加了编译的复杂性。Java 允许预处理，但不支持预处理器功能，因为 Java 没有预处理器，所以为了实现预处理，它提供了引入语句（import），它与 C++预处理器的功能类似。

Java 不支持缺省函数参数，而 C++支持。

在 C 中，代码组织在函数中，函数可以访问程序的全局变量。C++增加了类，提供了类算法，该算法是与类相连的函数，C++类方法与 Java 类方法十分相似。由于 C++仍然支持 C，所以 C++程序中仍然可以使用 C 的函数，结果导致函数和方法混合使用，使得 C++程序比较混乱。

Java 没有函数，作为一个比 C++更纯的面向对象的语言。Java 强迫开发人员把所有例行程序包括在类中。事实上，用方法实现例行程序可激励开发人员更好地组织编码。

字符串

C 和 C++不支持字符串变量，在 C 和 C++程序中使用“Null”终止符代表字符串的结束，在 Java 中字符串是用类对象（String 和 StringBuffer）来实现的，在整个系统中建立字符串和访问字符串元素的方法是一致的。Java 字符串类是作为 Java 语言的一部分定义的，而不是作为外加的延伸部分。此外，Java 还可以对字符串用“+”进行连接操作。

goto 语句

“可怕”的 goto 语句是 C 和 C++的“遗物”。它是该语言技术上的合法部分，引用 goto语句造成了程序结构的混乱，不易理解。goto 语句一般用于无条件转移子程序和多结构分支技术。Java 不提供 goto 语句，其虽然指定 goto 作为关键字，但不支持它的使用，这使程序更简洁易读。

类型转换

在 C 和 C++中，有时出现数据类型的隐含转换，这就涉及了自动强制类型转换问题。例如，在 C++中可将一个浮点值赋予整型变量，并去掉其尾数。Java 不支持 C++中的自动强制类型转换，如果需要，必须由程序显式进行强制类型转换。

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Java编程环境的搭建

开发环境，就是一套能够让程序编译和执行的组件，可以包含运行环境、编译器和基础类库等。在Java中，安装了JDK就能够让Java程序顺利编译和执行。

JDK（Java Development Kit，简称Java开发工具箱）是整个 Java 的核心，包括了 Java 运行环境（Java Runtime Envirnment）、基础类库、编译器、打包工具等。不论是什么样的
Java 应用服务器，实质都是内置了某个版本的 JDK，因此掌握 JDK 是学好 Java 的第一步。

最主流的 JDK 是 Sun 公司发布的 JDK，除了 Sun 之外，还有很多公司和组织都开发了自己的 JDK，例如 IBM 公司开发的 JDK、BEA 公司的 Jrocket，还有 GNU 组织开发的 JDK等等。IBM 的 JDK 包含的 JVM（Java Virtual Machine）运行效率要比 Sun JDK 包含的 JVM高出许多，而专门运行在
x86 平台的 Jrocket，在服务端运行效率也要比 Sun JDK 好很多，但不管怎么说，还是需要先把 Sun JDK 掌握好。

JDK 的下载和安装

Java 1.2 以后，相应的JDK 又叫做 J2SE（Java2 SDK Standard Edition），可以从 Oracle 的 官方网站上下载到。最新下载地址和下载方法请参考：JDK最新下载地址【含下载方法】

下载好的 JDK 是一个可执行安装程序，默认安装完毕后会在 C:\Program Files\Java\目录下安装 JDK和JRE两个目录（当然是可以更改的）。详细安装方法请参考：JDK安装方法【最新】

环境变量的配置

配置好环境变量，我们可以不用进入JDK的安装目录，就可以执行javac.exe和java.exe，同时方便类库的加载。详细步骤请参考：Java/JDK环境变量的配置

JDK 的命令工具

JDK 的最重要命令行工具：

java：启动 JVM 执行 class。
javac：Java 编译器。
jar：Java 打包工具。
javadoc：Java 文档生成器。

这些命令行必须要非常熟悉，后续章节会结合Java程序向大家展示具体使用方法。

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第一个Java程序示例——Hello World!

这节我们来体验一下用java编写的程序。也让大家过把代码瘾。目前世界上大部分的软件教程有一个习惯，最开始时总要输出一个字符串“Hello World”。我们也是不能免俗啊，也要输出这么一段话。

一.Java编写代码

在E盘下新建一个文件夹，命名为javacode。在javacode文件夹下新建一个文件，命名为hello.java，内容如下。

public class hello{

public static void main(String[] args){

System.out.println("Hello World!");

}

}

二.对代码进行编译

保存代码后，进入DOS环境，再进入E:\javacode文件夹，输入javac hello.java对代码进行编译，如图所示：



再打开E盘下的javacode文件夹，发现多了一个hello.class文件，说明编译成功了。

三.运行程序

接下来，运行程序。在DOS下输入java hello，运行成功，输出“Hello World!”，如下图所示：

四.程序分析

分析上述的程序段，从结构开始介绍。

public class hello

定义了一个类，类是 “public” 公共类型的，类名为“hello”，另外，Java 中主类名应该和要保存的 Java 文件名相同，也就是说，这里定义的类名是“hello”，则文件应该保存为“hello.java”。

public static void main(String[] args)

Java 中的主运行方法（public static void main（String〔〕 args）），它和 C/C++中的main()作用是一样的，就是所有的程序都从“main()”中开始执行。要执行 Java 程序，必须有一个包括主运行方法的类。至于“public static void”的含义，读者可以尝试着去掉，看看编译器会提示什么错误。

System.out.println("Hello world");

“System.out.println()”是 Java.lang.*的一个方法，将字串“Hello world”送到命令行窗口。

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【附】Java基础知识总结

开发Java语言的公司？

美国Sun （Sun Microsystems）公司开发。

Java的3个版本？

J2SE(Java2 Standard Edition) 标准版

J2EE(Java 2 Platform,Enterprise Edition) 企业版

J2ME(Java 2 Micro Edition) 微小版

在5.0以后新版本中称作：JavaSE JavaEE JavaME

Java语言的几个主要特点？

平台无关性：能运行于不同的平台上

安全性：去掉了指针操作，内存由操作系统分配

面向对象：利用类使程序更加利于维护

分布式：可以使用网络文件和使用本机文件一样容易

健壮性：检查程序编译和运行的错误

Java的三大核心机制

虚拟机机制：利用虚拟机解释字节码执行java程序实现跨平台

垃圾收集机制：自动内存回收

代码安全性机制：加载代码后校验代码后再执行代码。

JDK是什么？

JDK(Java Development Kit)Java开发工具包。包括了JRE，是开发Java的人员必备的开发运行Java程序的工具。

JRE是什么？

JRE（Java Runtime Environment）Java运行环境，运行JAVA程序所必须的环境的集合，包含JVM标准实现及Java核心类库。

JVM是什么？

JVM (Java Virtual Machine) Java虚拟机，它是一个虚构出来的计算机,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。

安装JDK的操作系统问题？

必须针对于不同的操作系统下载安装不同的JDK，例如windows下安装针对于windows的JDK，linux下安装针对于linux的JDK。

需要配置的相关环境变量？

path：用于搜索外部命令，例如编译程序的javac命令，执行程序的java命令

classpath：用于搜索类，即class文件，例如可以在不同的位置执行类文件

可以编写Java程序的常见开发工具？

记事本，Eclipse，MyEclipse，Jcreate

Java文件的类型？

有两种：

扩展名为java的文件：是Java源文件，属于编译之前的纯文本文件，存储java源代码。

扩展名为class的文件：是Java类文件，属于编译之后的二进制文件，存储字节码。

Java的编译运行原理？

首先编写java源文件，然后编译成class类文件，然后通过虚拟机解释成机器码到硬件执行。

Java是编译型语言还是解释型的语言？

既不是完全编译型，也不是完全解释型，是半编译半解释的。