Java 初识

一、Java 简介

　　1、什么是 Java

　　　　Java 语言是美国 Sun 公司（Stanford University Network)，在1995年推出的高级的编程语言，所谓编程语言，是计算机的语言，人们可以使用编程语言对计算机下达命令，让计算机完成人们需要的功能。

　　　　Java 是一门设计语言。

　　　　扩展：

　　　　语言：

- - 　自然语言：人类听懂的语言（汉语，英语....）
  - 机器语言：计算机能听懂的语言（二进制 0,1）
  - 程序设计语言：由字符串组成的文本文件，有固定的语法（C、C++、Java、VB、汇编.......）程序语言是我们对计算机发号施令的工具。

　　　　程序（源文件）是由字符串组成的文本文件。

　　　　程序的运行：机器码文件（二进制文件）

　　2、Java 的历史背景

- Java 之父：詹姆斯.高斯林
- 1995年：Java 诞生
- 1996年：发布 1.0 版本
- 1997年：发布 1.1 版本
- 1998年：发布 1.2 版本
- 1999年：SUN公司发布 Java的三个版本：标准版，企业版和微型版（J2SE、J2EE、J2ME）
- 2000年：发布 1.3 版本
- 2002年：发布 1.4 版本
- 2004年：发布 5 版本（重大更新）
- 2006年：发布 6 版本
- 2009年：Oracle 公司收购 Sun 公司，并于 2011 年发布 Java 7版本；
- 2014年：发布 Java 8 版本（重大更新）
- 2017年：发布 Java 9 版本
- 2018年：发布 Java 10 版本

　　3、Java 的应用领域

　　　　Java 语言主要应用在互联网程序的开发领域，以及服务器后台处理大数据的存储，查询，数据挖掘等也有很多应用。主要应用领域有：

- 桌面应用开发
- 嵌入式系统开发
- 电子商务应用
- 企业级应用开发
- 交互式系统开发
- 多媒体系统开发
- 分布式系统开发
- web 应用系统开发

　　4、Java 的版本

　　　　按照应用范围分为 3 个版本：

　　　　（1）Java EE版（Java Standard Edition）Java 标准版

　　　　　　Java 的标准版，主要用于桌面应用程序的开发，同时也是 Java 的基础，包含Java 语言基础，JDBC操作，I/O操作，网络通信，多线程等技术。

　　　　（2）Java SE版（Java Enterprise Edition）Java 企业版

　　　　　　Java 的企业版，主要用于开发企业级分布式的网络程序，如电子商务和 ERP系统。

　　　　（3）Java ME版（Java Micro Edition）Java 小型版

　　　　　　该版本主要用于嵌入式系统开发，支持Java程序运行在移动终端上的平台，如手机，掌上电脑登移动通信电子设备。

　　5、Java API 文档

　　　　API 的全称是 Application Programming Interface,即应用程序编程接口。Java API 文档是 Java 程序开发补课缺少的编程词典，里面记录了 Java 语言中海量的 API，主要包括类的继承结构、成员变量和成员方法、构造方法，静态成员的详细说明和描述信息。 API文档

二、Java 特性

　　1、跨平台（可移植性）

　　　　Java 程序具有与体系结构无关的特性，可以方便地移植到网络上的不同计算机中。可以运行不同的操作系统，服务器，数据库中。

　　2、简单性

　　　　语法简单明了，容易掌握（相对于 C 语言，C++来说）

　　3、纯面向对象的语言（OOP）

　　　　Java 是一种纯面向对象的程序设计语言。Java 语言最外部的数据类型是对象，所有的元素都要通过类和对象来访问。

　　4、分布性

　　　　Java 的分布性包括操作分布和数据分布，可以在不同的主机上布置不同的操作和存放不同的数据。

　　5、解释型

　　　　Java 程序需要解释器，任何移植了Java解释器的计算机或其他设备都可以用 Java 字节码进行解释执行。字节码独立于平台，使得开发更加迅速。

　　6、安全性

　　　　Java 程序代码经过代码校验，指针校验等很多测试步骤才能运行，所以未经允许的 Java 程序不可能出现损害系统的行为。

　　7、健壮性

　　　　Java 程序在编写多方面的，可靠的应用程序，Java 将检查程序在编译和运行时的错误，并消除错误。

　　8、多线程

　　　　多线程机制能够使应用程序在同一时间执行多项任务，而且相应的同步机制可以保证不同线程能够正确地共享数据，使用多线程，可以带来更好的交互能力和实时行为。

　　9、高性能

　　　　Java 编译后的字节码是在解释器中运行的。字节码可以在程序运行时被翻译成特定平台的机器指令，从而进一步提高运行速度。

　　10、动态性

　　　　Java 可以动态调整库中方法和增加变量，客户不需要任何更改，在 Java 中进行动态吊证是非常简单和直接的。

三、Java 语言开发环境搭建

　　1、Java 虚拟机 ——— JVM

- 　JVM（Java Virtual Machine):Java 虚拟机，简称 JVM，是运行所有 Java 程序的假想计算机，是Java程序的运行环境，是 Java 最具有吸引力的特性之一，编写的 Java 代码，都允许在 JVM 之上。
- 跨平台：任何软件的运行，都必须运行在操作系统之上，而我们用 Java 编写的软件可以运行在任何的操作系统上，这个特性称为 Java 语言的跨平台特性。该特性是又 JVM实现的，我们编写的程序运行在 JVM 上，而 JVM运行在操作系统上。

　　　　如果所示，Java 虚拟机本身不具备跨平台的功能，每个操作系统都有不同版本的虚拟机。

　　2、JRE 和 JDK

- JRE（Java Runtime Environment）:是Java 程序的运行时环境，包含 JVM 和运行所需要的核心类库。（JRE = JVM + 核心类型）
- 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。（JDK = JRE + 开发工具集）

　　　Tips：想要运行一个已有的 Java程序，只需按照 JRE 即可，想要开发一个全新的 Java 程序，必须安装 JDK。　

　　　　Tips：JDK > JRE > JVM

　　3、JDK 安装图解

　　　 (1) 点击下一步进行安装

　　　（2）更改安装路径

　　　（3）选择安装路径

　　　（4）点击确定，安装完成。

　　　　Tips ：安装路径中，不要包含中文和空格。

　　4、配置环境变量

　　　　（1）Java_HOME 环境变量的配置

　　　　　　配置环境变量作用：

　　　　　　开发 Java 程序，需要使用 JDK 中提供的工具，工具在 JDK 安装目录的 bin 目录下。如果想使用这些工具，就要先进入到bin 目录下，这个过程就会非常的麻烦。如果不进入目录，这些工具就不能使用，会报错。

　　　　　　为了开发方便，想在任意的目录下都可以使用 JDK 的开发工具，则必须配置环境变量，配置环境变量的意义，在于告诉操作系统，我们使用的 JDK开发工具在哪个目录下。

　　　　　　配置环境变量步骤：（win10版本）

　　　　　　1、文件资源管理器--> 此电脑鼠标右键-->选择属性

　　　　　　2、选择高级系统设置 --> 选择环境变量

　　　　　　3、点击下方系统变量的新建，创建新的环境变量，变量名输入 JAVA_HOME ,变量值输入 JDK 的安装目录。

　　　　　　4、选择 Path 环境变量，双击或点击编辑

　　　　　　5、点击新建，输入 %JAVA_HOME%in;%JAVA_HOME%jrein; , 必须是英文格式，选中该行，上移到最上方，点击确定。

　　　　　　6、环境变量配置完成，重新开启 DOS命令行，在任意目录输入 javac / java 命令查看是否配置成功。

　　　　　　Tips：Java 1.5 版本之后不需要设置 classpath环境变量，如果需要设置环境变量，新建变量 Classpath,变量值为 .;%JAVA_HOME%libdt.jar;%JAVA_HOME%lib ools.jar; 注意不要漏掉变量值中的符号，最后点击确定。

　　　　　　Classpath ->到哪里找需要执行的.class文件.前面是一个点[.]再加一个分号[;]再以分号结束[;]
　　　　　　为什么要加点[.]在编译java文件时，如javac xxx.java 即会在当前目录下生成xxx.class文件,
　　　　　　然后再用java xxx执行，系统会在当前目录下找xxx.class文件，所以要加点，代表是在当前目录下找class文件来执行。

四、Java 运行机制及运行过程

　　1、Java 语言最主要的特点

　　　　（1）特点一：面向对象

　　　　　　两个基本概念：类、对象

　　　　　　三大特性：封装、继承、多态（抽象）

　　　　（2）特点二：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）特点三：跨平台性

　　　　　　程序员使用程序设计语言所写的文件称为源文件，而提交给计算机，运行的时候是机器码文件。

　　　　　　转换机制：

- - 　编译型：将源文件直接编程成机器码，一次编译，多次执行。执行效率高，不可跨平台。（C语言，C++）
  - 解释型：将源文件一行一行解释，一行一行执行。不同的操作系统具备不同的解释器。运行效率低，可以跨平台。（Python,jJavaScript，shell）
  - 半编译半解释型：Java语言。先编译，后解释。
    - 　将源文件编译成字节码文件（平台中独立文件 .class文件）（可跨平台）
    - 将字节码文件进行解释执行

　　　　　　由java源文件编译成的字节码文件可以在任意平台上运行。Java之所以有这种跨平台的特性，归功于java虚拟机，java虚拟机屏蔽了底层操作系统的差异。

　　　　　　跨平台：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”一次编写，处处运行。

　　　　　　　　　　任何软件的运行，都必须运行在操作系统之上，而我们用 Java 编写的软件可以运行在任何的操作系统上，这个特性称为 Java 语言的跨平台特性。

　　　　　　　　　　该特性是又 JVM实现的，我们编写的程序运行在 JVM 上，而 JVM运行在操作系统上。

　　　　　　原理：Java程序不是直接运行在操作系统上，而是运行在JVM（Java Virtual Machine)。不同的操作系统平台，可以安装不同的JVM，程序员不用管，程序员只要关注自己的Java程序就可以。

　　2、Java 两种核心机制

　　（1）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。

　　　　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”。

　　（2）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。

　　　　　　在 Java 语言中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，有自己的一套算法，程序员无法精确控制和干预。

五、第一个 Java 文件

　　1、编写第一个 Java 程序文件，新建一个文本文件，完整的文件名修改为 HelloWorld.java,其中文件名为 HelloWorld,后缀名为 .java。

　　2、用记事本打开，在文件中输入以下文本并保存。

1 public class HelloWorld {
2    public static void main(String[] args) {
3        System.out.println("Hello world!");  
4    }  
5 }

　　3、每一个 Java 文件都是一个 Java类，一个类的组成主要由下面几部分组成：

- 　关键字 class
- 类名： HelloWorld ，文件名必须和类的名字是一致的，注意大小写。
- 内容：{}
- 主函数： main函数，主函数是一个程序的入口函数，程序执行就是执行主函数，主函数执行完了，程序也就执行完了。JVM在运行的时候，都是从 main 方法开始执行的。（可以没有主函数一个类中）
- 一个源文件中可以定义多个类，编译之后都会生成一个 .class 文件，但是只能定义一个公开类，且公开类的类名和文件名完全一致，公开类用 public 修饰。
- Java 程序的基本组成单元是类，类中又包括属性与方法两部分，每一个应用程序都必须包含一个 main() 方法，含有 main() 方法的类称为主类。

　　 4、编译：编写好的 Java 文件 JVM 看不懂，也就不能运行，需要将写好的 Java 源文件，编译成 JVM可以看懂的字节码文件。

　　　　在 DOS 命令行中，进入 Java 源文件的目录，使用 javac 命令进行编译。（源文件名不区分大小写，但是建议注意大小写）

　　　　命令：

javac  Java源文件名.java

　　　　编译成功后，命令行没有任何提示，在源文件的目录中就会有一个和源文件同名的 .class 文件，这个文件就是编译后的文件，是Java的可运行文件，称为字节码文件。

　　 5、运行程序

　　　　在 DOS 命令行中，进入 java 源文件的目录，使用 java 命令进行运行。（字节码文件名（类名），严格区分大小写。）

　　　　命令：

java  类名（类名与源文件不一致，非公开类）
java  源文件名（类名与源文件名一致，公开类）

　　　　 运行的时候切记不要给文件添加后缀名

　　Tips: 编译和运行

　　　　编译：是指将编写的 java 源文件翻译成 JVM 认知的 class 文件，在这个过程中，javac 编译器会检查我们所写的程序时候错误，有错误就会提示出来，如果没有错误就会编译成功。

　　　　运行：是指将 class 文件交给 JVM 去运行，此时 JVM就会执行我们写的程序。

　　6、包

　　　　（1）包的作用

　　　　　　 ① 避免类的重名问题

　　　　　　　　有了包后，类的名称就比较长了，类的全名称就变成了：包.类名

java.util.Scanner ：Scanner类的全名称
java.lang.String：String类的全名称
java.lang.System：System类的全名称
java.lang.Math：Math类的全名称

　　　　　　 ② 分类组织管理众多的类

java.io：和IO(输入输出)有关
java.util：和各种常用工具类有关
java.lang：核心系统类
java.net：和网络编程有关
java.sql：和数据库编程有关

　　　　　　 ③ 用于访问权限控制

　　　　　　　　如果某个类或某个方法的权限修饰符省略，那么就仅限于本包使用。

　　　　（2）如何声明包

　　　　　　　语法格式：

package 包名;

　　　　　 注意：

　　　　　　　　　① 一个 .java 源文件只能有一句

　　　　　　　　　② 必须在源文件的代码首行

　　　　　　　　　③ package 关键字：类似于文件夹，用于管理字节码文件，必须写在源文件的第一行。并且可以有多层包。（0~1个包）

　　　　　　　包名的命名规范：

　　　　　　　　　① 所有单词都小写，每个单词之间用 . 分割

　　　　　　　　　② 习惯上用公司的域名倒置 + 模块名

　　　　（3）如何编译带包的类

　　　　　　　　编译带包的类语法：

javac -d . 源文件名.java （自动生成目录结构）

　　　　（4）如何运行带包的类

　　　　　　　　运行带包的类语法：

java 包名.类名（全限定名）

　　　　（5）如何使用其他包的类

　　　　　　　前提：被使用的类或成员的权限修饰符的允许跨包使用

　　　　　　　语法：

使用全名称：包.类名
使用import语句 + 简名称

　　　　　　　说明：

　　　　　　　　① import 语句是写在 package 语句与 class 声明之间的

　　　　　　　　② 导包语句可以很多句，导入不同包的类

　　　　　　　　③ java.lang 包中的类可以不适用 import 语句，直接使用简名称

　　　　　　　　④ 可以同时导入一个包中的很多类，如 import 包.*;

　　　　　　　　⑤ 如果出现了不同的包，但是类名相同

　　　　　　　　　　例如： java.util.Date 与 java.sql.Date;

　　　　　　　　　　此时只能一个选择使用全名称，一个使用简名称，不能同时使用简名称

　　　　　　　　　import 关键字：当一个类中需要引用另外一个类的方法，需要引用对应的包。（0~n个包）

　　　　　　　　注意：如果有多个包结构是相同的，用 * 代替该包结构下的所有类。　