Java简介

Java 是一门高级的面向对象的程序设计语言。使用 Java 语言编写的程序是跨平台的，从计算机到智能手机，到处都运行着 Java 开发的程序和游戏。Java 程序可以在任何计算机、操作系统以及支持 Java 的硬件设备上运行。

什么是Java语言

Java 是 1995 年由 Sun 公司推出的一门极富创造力的面向对象的程序设计语言，它是由有 “Java之父” 之称的 Sun 研究院院士詹姆斯·戈士林博士亲手设计而成的，正是他完成了 Java 技术的原始编译器和虚拟机。Java 最初的名字是 OAK，在 1995 年被重命名为 Java，并正式发布。Java 是一种通过解释方式来执行的语言，其语法规则和 C++ 类似。同时，Java 也是一种跨平台的程序设计语言，用 Java 语言编写的程序，可以运行在任何平台和设备上，如跨越 IBM 个人计算机、MAC 苹果计算机、各种微处理器硬件平台，以及 Windows、UNIX、OS/2、Mac OS 等系统平台，真正实现 “一次编写，到处运行”。Java 非常适于企业网络和 Internet 环境，并且已成为 Internet 中最具有影响力、最受欢迎的编程语言之一。

与目前常用的 C++ 相比，Java 语言简洁得多，而且提高了可靠性，除去了最大的程序错误根源，此外它还有较高的安全性，可以说，它是有史以来最为卓越的编程语言。

Java 语言编写的程序既是编译型的，又是解释型的。程序代码经过编译之后转换为一种称为 Java 字节码的中间语言，Java 虚拟机( JVM )将对字节码进行解释和运行。编译只进行一次，而解释在每次运行程序时都会进行。编译后的字节码采用一种针对 JVM 优化过的机器码形式进行保存，虚拟机将字节码解释为机器码，然后在计算机上运行。Java 语言程序代码的编译和运行过程如图1.1所示。

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Figure 1. 图1.1 Java程序的编译和运行过程

Java的应用领域

借助 Java，程序开发人员可以自由地使用现有的硬件和软件系统平台。这是因为 Java 是独立于平台的，它还可以应用于计算机之外的领域。Java 程序可以在便携式计算机、电视、电话、手机和其他的大量电子设备上运行。Java 的用途不胜枚举，它拥有无可比拟的能力，节省的时间和费用十分可观。Java 的应用领域主要有以下方面：

  • 桌面应用系统开发。

  • 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。

  • 移动端应用开发。

Java 无处不在。它已经拥有几百万个用户，其发展速度要快于在它之前的任何一种计算机语言。Java 能够给企业和最终用户带来数不尽的好处。Oracle 公司董事长和首席执行官 Larru Ellison 说过：“Java 正在进入企业、家庭和学校。它正在像 Internet 本身一样，成为一种普遍存在的技术。”

如果仔细观察，会发现 Java 就在我们身边。我们经常使用的 Java 开发工具有 Eclipse、IntelliJ IDEA、NetBeans、JBuilder 等。

Java的版本

Java 主要分为两个版本：Java SE 和Java EE。

Java SE 全称 Java platform standard edition，是 Java 的标准版，主要用于桌面应用程序开发。它包含了 Java 语言基础、JDBC（Java 数据库连接）、I/O（输入／输出）、TCP/IP 网络、多线程等核心技术。Java EE 全称 Java platform enterprise edition，是 Java 的企业版，主要用于开发服务器应用程序，如网站、服务器接口等，其核心为 EJB（企业 Java 组件）。Java EE 版本兼容 Java SE 版本。以 Java SE 为例，各版本的特点如下：

  • JDK 1.0～JDK 1.4 已不能满足开发需求而被广大开发者放弃。

  • JDK 1.5 添加了自动装箱、自动拆箱、枚举、不定长参数、泛型等功能。

  • JDK 1.6 在 JDK 1.5 基础上添加了许多新的类，但核心语法没有发生变化。

  • JDK 7 也可称为 JDK 1.7，该版本 switch 语句可用字符串参数，简化了泛型语法，添加了 try 语句自动关闭流资源等功能。

  • JDK 8 添加了 lambda 表达式、JavaFX 技术、流式处理和 JS 脚本引擎等功能。

  • JDK 9 在 JDK 8 基础上添加了许多新的类，优化了线程并发处理和垃圾回收处理的代码，并开启了模块化 Java API 的先河。不过 JDK 9 刚推出半年就立刻被 JDK 10 替代。

  • JDK 10 添加了 var 关键字用于声明局部变量，同时进一步优化了 JDK 9 的代码，并删除了冗余的过时代码。

  • JDK 11 优化了垃圾处理的机制，将以前版本标记弃用的内容彻底删除（如删除了 Nashorn JavaScript 引擎；删除 JavaFX，JavaFX 将成为一个独立的框架），对一些语法问题进行了优化。JDK 11 是一个长期更新版本，建议使用此版本。

  • JDK 12 添加了 switch 表达式。

  • JDK 13 添加了可以保存长文本的文本块语法。

  • JDK 14 添加了 “record class” 记录类语法，可以快速创建 JavaBean；instanceof 关键字添加了自动显示转换的语法；优化了空指针异常的日志内容，可以精确地看到哪个对象是 null。

  • JDK 15 提供了隐藏类，可以将 lambda 表达式等特殊语法中出现的隐藏数据封装成类。

  • JDK 16 提供了用于矢量计算的 jdk.incubator.vector、用于简化对 native code 进行调用的 jdk.incubator.foreign、用于标注并作为 value-based 的类的注解 @jdk.internal.ValueBased 和关于在 Java 平台中任何基于值的类的实例上进行同步的警告。

  • JDK 17 已将密封类添加到 Java 语言中，使用开关表达式、语句的模式匹配和模式语言的扩展增强 Java 语言，提供了用于访问更高质量的图像的 javax.swing.filechooser.FileSystemView.getSystemIcon(File, int, int) 方法、为伪随机数生成器(PRNG)提供新的接口类型和实现。此外，JDK 17 弃用了 Applet API、安全管理器、Kerberos 中的 3DES 和 RC4、实现工厂机制的套接字和 JVM TI 堆函数1.0。

  • JDK 18 默认 UTF-8 是 Java SE API 的字符集，使用方法句柄重新实现核心反射，引入 Vector API 表达向量计算，引入外部函数和内存 API 允许 JVM 之外的代码和不受 JVM 管理的内存进行交互。

  • JDK 19 提供了用于简化多线程编程的结构化并发，允许嵌套记录模式和类型模式以实现数据导航和数据处理，允许每个模式都有特定的操作以表达面向数据的复杂查询，提供了压缩向量操作、扩展向量操作和互补向量掩码压缩操作、补充向量 API 以扩展逐位积分通道操作。

在 JDK 7 升级到 JDK 8 的过程中，Oracle 公司放弃了原本的 “1.X” 版本号名称，直接使用版本号的最后第二位数字，所以很多资料中仍会记载 “JDK 1.7” 而不是 “JDK 7”，其实这两个名称是同一个版本的不同叫法。即使是 JDK 8 版本，使用 “java-version” 命令查询出的结果仍然是 “1.8.XX”。这个版本名称不统一的问题直到 JDK 9 才得以解决，JDK 9 彻底删除了 “1.X” 前缀。

以上介绍的是 Oracle 公司推出的 JDK，除此之外还有一个 Open JDK。Open JDK 最早由 Sun 公司推出，它是一个完全开源且商业免费的 Java 平台，被广泛应用到 Linux 系统上。因为 Oracle JDK 的源码有知识产权问题，所以 Open JDK 的源码和 Oracle JDK 并不是完全一样的，但运行效果是相同的。

Open JDK有以下几个特点：

  • 所有代码都是开源代码。在 Oracle JDK 中但凡有产权的代码都被替换了，不存在知识产权纠纷，因此完全免费，任何人都可以随意下载。

  • 虽然是代码开源的，但功能不完整，只包含了 JDK 中最精简的功能。

  • 不包含 Oracle JDK 的 Deployment（部署）功能。

  • 不能使用 Java 的 “咖啡杯” 商标。

  • 性能不如 Oracle JDK 高。

不同版本的 JDK 之间可能存在不兼容问题。当技术人员开发服务器应用程序时，需要提前知道服务器的 JDK 版本，要按照各版本的要求编写 Java 代码。

怎样学好Java

如何学好 Java 语言，是所有初学者都需要面对的问题。其实，每种语言的学习方法都大同小异。初学者需要注意以下几点：

  • 明确自己的学习目标和大的方向，选择并锁定一门语言，然后按照自己的方向努力学习，认真研究。

  • 初学者不用看太多的书，先找本相对基础的书进行系统的学习。很多程序开发人员工作了很久也只是熟悉部分基础而已，并没有系统地学习 Java 语言。

  • 了解设计模式。开发程序必须编写程序代码，这些代码必须具有高度的可读性，这样编写的程序才有调试、维护和升级的价值。学习一些设计模式，能够更好地把握项目的整体结构。

  • 不要死记语法。在刚接触一门语言，特别是 Java 语言时，掌握好基本语法并大概了解一些功能即可。尽量借助开发工具（如 Eclipse 或 NetBeans）的代码辅助功能完成代码的录入，这样可以快速进入学习状态。

  • 多实践，多思考，多请教。仅读懂书本中的内容和技术是不行的，必须动手编写程序代码，并运行程序、分析运行结构，从而对学习内容有个整体的认识和肯定。学会用自己的方式思考问题，通过编写代码来提高编程思想。平时多请教老师或同事，和其他人多沟通技术问题，提高自己的技术和见识。

  • 不要急躁。遇到技术问题，必须冷静对待，不要让自己思维混乱。保持清醒的头脑才能分析和解决各种问题。可以尝试用听歌、散步等方式来放松自己。

  • 遇到问题，首先尝试自己解决，这样可以提高自己的程序调试能力，并对常见问题有一定的了解，明白出错的原因，甚至能举一反三，解决其他关联的错误问题。

  • 多查阅资料。可以经常到 Internet 上搜索相关资料或解决问题的方法，网络上已经摘录了很多人遇到的问题和不同的解决方法，分析这些问题的解决方法，找出最适合自己的方法。

  • 多阅读别人的源代码。不但要看懂他人的程序代码，还要分析他人的编程思想和设计模式，并化为己用。

Java API文档

API 的全称是 application programming interface，即应用程序编程接口，主要包括类的继承结构、成员变量、成员方法、构造方法、静态成员的描述信息和详细说明等内容。读者朋友可以在 https://docs.oracle.com/en/java/javase/19/docs/api/index.html 中找到 JDK 19 的 API 文档，页面效果如图1.2所示。

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Figure 2. 图1.2 JDK 19的API文档

从 JDK 1.7 开始，官方已不再发布中文版的 API 文档。如果读者感觉阅读英文吃力，可以选择查看基于 JDK 1.6 的中文版 API 文档。国内的 “开源中国” 网站提供了一个可以在线查找的中文版 JDK 1.6 API 文档，地址为 https://tool.oschina.net/apidocs/apidoc?api=jdk-zh 。