Saul's blog
SaulJWu
2020-11-19

Java语言概述

Java基础是学习JavaEE、大数据、Android开发的基石。

# Java基础知识图解

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  • 任何语言都会有关键字、数据类型、运算符、流程控制

# 软件开发介绍

# 软件开发

软件，即一些列按照特定舒徐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。

  • 系统软件：操作系统

例如：windows，mac，Linux，Android，IOS等等...

  • 应用软件：应用程序

平时用的软件，word，ppt，excel等等....

# 人机交互方式

  • 图形化界面(Graphical User Interface GUI)

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(Command Line Interface CLI)

需要一个控制台，输入特定的指令，让计算机完成一些操作。较为麻烦，需要记住一些指令。

# 操作系统发展史

施乐-苹果-微软

Pascal之父Nicklaus Wirth: "Algorithms+Data Structures=Programs"

算法 + 数据结构 = 应用程序

算法其实是业务逻辑。

数据结构解决的是数据存储的问题。

不同的数据结构，会产生不同的效率，就算是算法再好，如果数据结构选的不合适，虽然结果能达到，但是效率很差。所以这是值得深入研究的问题。

# 常用的DOS命令

# 切换盘符
d:

# 列出当前目录下的文件以及文件夹
dir

# 创建目录 make directory
md <name>

# 删除目录 目录不是空不能删除
rd <name>

# 进入指定目录
cd

# 退回到上一级目录
cd..

# 退回到根目录
cd /

# 创建文件
echo name:Tom,age=12>1.doc

# 删除文件 delete
del <name>
del *.txt
del <directory> # 删除目录下的文件

# 退出dos命令行
exit
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# 常用快捷键

← →：移动光标

↑ ↓：调阅历史操作命令

Delete和Backspace：删除字符

# 计算机编程语言介绍

# 什么是计算语言？

​ 如果人要与计算机交流，那么就要学习计算机语言。

​ 九三级语言有很多种。如：C，C++，Java，PHP，Kotlin，Python，Scala，Rust等等。

# 计算机语言的发展

  • 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。

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  • 第三代语言：高级语言。

C、Pascal、Fortan面向过程的语言

C++面向过程/面向对象语言

面向对象的语言

Java跨平台的纯面向对象的语言

.NET跨语言的平台

Python、Scala……

# Java语言概述

  • 是SUN(Standfor 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得编程语言。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使用现在的图形用户界面与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，已经称为Web应用程序的首选开发语言。

后台开发语言：Java、PHP、Python、Go、Node.js

Java适合综合大型网站

PHP、Python适合中小项目。

  • 安卓系统的架构

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# 为什么用Java？

  • 从Java语言的市场需求来看。

TIOBE (opens new window)是一个流行编程语言排行，每个月更新，排名权重，基于世界范围内，工程数量，课程数量和第三方供应商数量。搜索引擎也以此为标准。

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从目前中国市场就业岗位和薪资待遇来说，Java发展得最好。

# Java版本历史

现在JDK基本上每6个月更新一次。

通常公司都是用最稳定的版本，现在基本上都是JDK 8.0

# 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JavaPing太，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应用程序卡覅。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

  • 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发应用。应用领域包括金融、电信、交通、电子商务等。

Java Web开发：后台开发

  • Android平台应用

Android应用程序可以用Java语言编写。Android开发水平的高低很大程度取决于Java语言核心能力是否扎实。

  • 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。

  • 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却笑垃圾回收系统，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。

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​ 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堪称是类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++语言完全现同。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应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。

# Java语言主要特性

  • 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。

  • 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implenments）。

  • 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接口（java net），它提供了用语网络应用编程的类库，包括URL、URLConnetciton、Socket、ServerSocket等。java的RMI（远程方法激活）机制也是开发啊分布式应用的重要手段。

  • 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。

当你未接触java语言时，是不了解这些特性，当你懂得了Java语言，回头再来看这些特性，你就明白了。

# Java语言运行机制及运行过程

# Java语言的特点

  • 面向对象

两个基本概念：类、对象

三大特性：封装、继承、多态

  • 健壮性

吸收了C/C++语言的有点，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

其实仍然可能会出现内存溢出、内存泄漏，但是已经很健壮了。

  • 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：只要需要运行java应用的操作系统上，想安装一个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。

# 跨平台性

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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程序实际是跑在JVM上，而JVM可以安装在不同的系统上。

不同操作系统的JVM是不一样的。

# Java的两种核心机制

  • Java虚拟机（Java Virtal Machine）
  • 垃圾收集机制（Garbage Collection）

# 核心机制——Java虚拟机

  • 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程序才可以在此平台云运行
  • 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”

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写的Java去执行形式是字节码的形式，跑在JVM上，JVM依赖操作系统，操作系统需要硬件CPU进行计算。

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# 核心机制——垃圾回收

  • 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，检查并释放哪些可被释放的存储空间。

  • 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。
  • Java程序还会出现内存泄漏和内存溢出问题吗？YES！

程序员写程序的时候，GC有时候不能自识别导致，具体拓展等后面会详细说。

# Java的环境搭建

我们了解java有许多版本，但目前企业中最常用的是8。而且高版本也是向下兼容。

旧的功能，想删除掉，但是不敢，因为不是每个公司都要重新编写程序的能力，如果新版本删除了旧功能，旧项目跑不起来了……

什么是JDK，JRE

# JDK

  • JDK，全称为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，就不用单独安装JRE了。

# JRE

  • JRE，全称为Java Runtime Environment，Java运行环境

包括Java虚拟机和java程序所需的核心类库等，如果想要运行一个开发号的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。

# JDK、JRE、JVM关系

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  • JDK = JRE + 开发工具集（例如Javac编译工具等）
  • JRE = JVM + Java SE标准类库

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如图，上面是官方的关系图。

# 下载安装

官方网站：

www.oracle.com

java.sun.com

Windows下用Chocolatey管理包工具 | Saul's blog (opens new window)

这里我建议win10使用Chocolatey安装JDK8

  • 不同的操作系统安装JDK方式不同。

  • 如果是手动安装

    安装路径不要中文，不要有空格 安装文件夹保留版本号

  • 64位系统装64位，32位系统装32位程序

# 环境变量

如果是用chocolatey 安装，不需要配置环境变量，因为自动配置了

如果你没有配置环境变量，你必须在java目录下，才可以执行以下指令

java.exe
javac.exe
java -version
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如果都没有报错，代表安装成功。

但是如果想要在任何位置都能执行java程序，必须配置环境变量。

下面我以win10系统为例

  • 我的电脑>>属性>>高级系统设置>>高级>>环境变量

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可以在用户变量或者系统变量配置，区别是一个是只有当前win10用户能使用，另一个是所有用户都能使用。

# 编辑PATH，后面追加一个
%JAVA_HOME%\BIN;
# 新建一个JAVA_HOME环境变量
JAVA_HOME：C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_211
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配置成功后，重新打开cmd控制台，再试试

java.exe
javac.exe
java -version
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就可以了。实现了在任何位置执行java程序。

当系统中存在多个JDK版本，只要看环境变量指向哪个版本，就使用哪个版本。

# 开发体验-HelloWorld

  • 步骤
  1. 将Java代码编写到拓展名为.java的文件中
  2. 通过javac命令对该java文件进行编译
  3. 通过java命令对生成的class文件进行运行

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# 编写代码

创建一个java源文件，比如是新建一个demo.java文件

class HelloWorld{
    public static void main(String[] args){
        System.out.println("你好！世界！");
    }
}
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# 编译文件

# cd切换到java文件下的目录
javac demo.java
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  • 会发现同一个目录生成一个HelloWorld.class文件，字节码的文件是根据源文件的类名生成。
  • 每次修改源代码，都需要重新编译一次。

win10系统不区分大小写，所以通过win10系统运行编译器的时候，不区分大小写也能找到文件。不信？试试新建大小写不同的文件夹，会提示重复。

# 运行class文件

java HelloWorld
1

这时候就成功运行了。

运行class文件的时候是区分大小写的

如果能运行java -v，java.exe程序，但是就是运行不了class文件，检查是不是配置了classpath，删除掉这个环境变量

# 注释(Comment)

  • 用于注解说明解释程序的文字就是注释。

注释提高了代码的阅读性，是调试程序的重要方法。

注释是一个程序员必须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.

注释了的内容不参与编译，换句话说，编译以后生成的.class结尾的字节码文件中不包含注释信息

Java中的注释类型：

  • 单行注释
  • 多行注释
  • 文档注释

# 单行注释

class HelloWorld{
    // main方法是程序的入口
    // main方法的格式是固定的
    public static void main(String[] args){
        // 这是单行注释 如下的语句表示可以输出到控制台
        System.out.println("你好！世界！");
    }
}
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# 多行注释

/*
  多行注释	
  main方法是程序的入口
  main方法的格式是固定的
 */
class HelloWorld{
    public static void main(String[] args){
        System.out.println("你好！世界！");
    }
}
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多行注释不可以嵌套使用

# 文档注释

文档注释是Java特有的。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

  • 格式
/**
 * @author 指定Java程序的作者
 * @version 指定源文件的版本
 */
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  • 操作方式
# folder是指文件夹名字
javadoc -d <folder> -author -version
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打开index.html

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# 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。

习惯上：将语言提供的类库，都称为api。

  • 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，用语高速开发者如何使用这些类，以及这些类里包含的方法。

所谓API文档，就是针对于提供的类库如何使用，给的一个说明书。类似于《新华字典》

# 良好的编程风格

  • 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。

  • 正确的缩进和空白

使用一次tab操作，实现缩进。

运算符两边习惯性加一个空格。比如: 2 + 4 * 5.

  • 块的风格

Java API源代码选择了行尾风格

行尾风格

class HelloWorld{
    public static void main(String[] args){
        System.out.println("你好！世界！");
    }
}
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次行风格

class HelloWorld
{
    public static void main(String[] args){
        System.out.println("你好！世界！");
    }
}
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后期IDEA基本上都会帮你实现这些

# 常用的java开发工具

Intergrated Development Environment

# 文本编辑工具

  • 记事本
  • UltraEdit
  • EditPlus
  • TextPad
  • NotePad

# Java集成开发环境（IDE）

  • JBuilder
  • NetBeans
  • Eclipse
  • MyEclipse
  • IntelliJ IDEA

IntelliJ IDEA简称IDEA，目前Java开发效率最快的IDE工具，强烈推荐使用！

# 总结

Java程序编写-编译-运行的过程

  • 编写：将编写的java代码保存在以“.java”结尾的源文件中
  • 编译：使用javac.exe命令编译java源文件，会生成字节码文件。格式：javac 源文件名.java
  • 运行：使用java.exe命令解释运行字节码文件。格式：java 类名

提示

在java源文件中可以生命多个class。但是，只能最多有一个类声明为public。 而且要求声明为public的类的类名必须与源文件现同。

程序的入口是main()方法，格式是固定的。

  • args，arguments：参数
  • args可以用其他变量命名
  • 中括号可以写在args[]或者变量名[]
  • 但是推荐不作任何改变

输出语句

// 先输出数据，然后换行
System.out.println();
// 只输出数据
System.out.print();
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提示

每一行执行语句都以“;”结束。

编译的过程

编译以后，会生成一个或多个字节码文件。字节码文件名与java源文件中的类名相同。

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#Java基础
上次更新: 2020/12/18, 12:50:58
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