Java
（計算機編程語言）

JavaEE：12天掌握Java語言開發 - Java-環境搭建及基礎語法 - 創客學院直播室

Java是一門面向對象編程語言，不僅吸收了C++語言的各種優點，還摒棄了C++里難以理解的多繼承、指針等概念，因此Java語言具有功能強大和簡單易用兩個特征。Java語言作為靜態面向對象編程語言的代表，極好地實現了面向對象理論，允許程序員以優雅的思維方式進行復雜的編程 。Java具有簡單性、面向對象、分布式、健壯性、安全性、平臺獨立與可移植性、多線程、動態性等特點 [2] 。Java可以編寫桌面應用程序、Web應用程序、分布式系統和嵌入式系統應用程序等。

發展歷程

20世紀90年代，硬件領域出現了單片式計算機系統，這種價格低廉的系統一出現就立即引起了自動控制領域人員的注意，因為使用它可以大幅度提升消費類電子產品（如電視機頂盒、面包烤箱、移動電話等）的智能化程度。Sun公司為了搶占市場先機，在1991年成立了一個稱為Green的項目小組，帕特里克、詹姆斯·高斯林、麥克·舍林丹和其他幾個工程師一起組成的工作小組在加利福尼亞州門洛帕克市沙丘路的一個小工作室里面研究開發新技術，專攻計算機在家電產品上的嵌入式應用。

由于C++所具有的優勢，該項目組的研究人員首先考慮采用C++來編寫程序。但對于硬件資源極其匱乏的單片式系統來說，C++程序過于復雜和龐大。另外由于消費電子產品所采用的嵌入式處理器芯片的種類繁雜，如何讓編寫的程序跨平臺運行也是個難題。為了解決困難，他們首先著眼于語言的開發，假設了一種結構簡單、符合嵌入式應用需要的硬件平臺體系結構并為其制定了相應的規范，其中就定義了這種硬件平臺的二進制機器碼指令系統（即后來成為“字節碼”的指令系統），以待語言開發成功后，能有半導體芯片生產商開發和生產這種硬件平臺。對于新語言的設計，Sun公司研發人員并沒有開發一種全新的語言，而是根據嵌入式軟件的要求，對C++進行了改造，去除了留在C++的一些不太實用及影響安全的成分，并結合嵌入式系統的實時性要求，開發了一種稱為Oak的面向對象語言。

由于在開發Oak語言時，尚且不存在運行字節碼的硬件平臺，所以為了在開發時可以對這種語言進行實驗研究，他們就在已有的硬件和軟件平臺基礎上，按照自己所指定的規范，用軟件建設了一個運行平臺，整個系統除了比C++更加簡單之外，沒有什么大的區別。1992年的夏天，當Oak語言開發成功后，研究者們向硬件生產商進行演示了Green操作系統、Oak的程序設計語言、類庫和其硬件，以說服他們使用Oak語言生產硬件芯片，但是，硬件生產商并未對此產生極大的熱情。因為他們認為，在所有人對Oak語言還一無所知的情況下，就生產硬件產品的風險實在太大了，所以Oak語言也就因為缺乏硬件的支持而無法進入市場，從而被擱置了下來。

1994年6、7月間，在經歷了一場歷時三天的討論之后，團隊決定再一次改變了努力的目標，這次他們決定將該技術應用于萬維網。他們認為隨著Mosaic瀏覽器的到來，因特網正在向同樣的高度互動的遠景演變，而這一遠景正是他們在有線電視網中看到的。作為原型，帕特里克·諾頓寫了一個小型萬維網瀏覽器WebRunner。1995年，互聯網的蓬勃發展給了Oak機會。業界為了使死板、單調的靜態網頁能夠“靈活”起來，急需一種軟件技術來開發一種程序，這種程序可以通過網絡傳播并且能夠跨平臺運行。于是，世界各大IT企業為此紛紛投入了大量的人力、物力和財力。這個時候，Sun公司想起了那個被擱置起來很久的Oak，并且重新審視了那個用軟件編寫的試驗平臺，由于它是按照嵌入式系統硬件平臺體系結構進行編寫的，所以非常小，特別適用于網絡上的傳輸系統，而Oak也是一種精簡的語言，程序非常小，適合在網絡上傳輸。Sun公司首先推出了可以嵌入網頁并且可以隨同網頁在網絡上傳輸的Applet（Applet是一種將小程序嵌入到網頁中進行執行的技術），并將Oak更名為Java（在申請注冊商標時，發現Oak已經被人使用了，再想了一系列名字之后，最終，使用了提議者在喝一杯Java咖啡時無意提到的Java詞語）。5月23日，Sun公司在Sun world會議上正式發布Java和HotJava瀏覽器。IBM、Apple、DEC、Adobe、HP、Oracle、Netscape和微軟等各大公司都紛紛停止了自己的相關開發項目，競相購買了Java使用許可證，并為自己的產品開發了相應的Java平臺。

1996年1月，Sun公司發布了Java的第一個開發工具包（JDK 1.0），這是Java發展歷程中的重要里程碑，標志著Java成為一種獨立的開發工具。9月，約8.3萬個網頁應用了Java技術來制作。10月，Sun公司發布了Java平臺的第一個即時（JIT）編譯器。1997年2月，JDK 1.1面世，在隨后的3周時間里，達到了22萬次的下載量。4月2日，Java One會議召開，參會者逾一萬人，創當時全球同類會議規模之紀錄。9月，Java Developer Connection社區成員超過10萬。1998年12月8日，第二代Java平臺的企業版J2EE發布。1999年6月，Sun公司發布了第二代Java平臺（簡稱為Java2）的3個版本：J2ME（Java2 Micro Edition，Java2平臺的微型版），應用于移動、無線及有限資源的環境；J2SE（Java 2 Standard Edition，Java 2平臺的標準版），應用于桌面環境；J2EE（Java 2Enterprise Edition，Java 2平臺的企業版），應用于基于Java的應用服務器。Java 2平臺的發布，是Java發展過程中最重要的一個里程碑，標志著Java的應用開始普及。1999年4月27日，HotSpot虛擬機發布。HotSpot虛擬機發布時是作為JDK 1.2的附加程序提供的，后來它成為了JDK 1.3及之后所有版本的Sun JDK的默認虛擬機。

布，幾周后其獲得了Apple公司Mac OS X的工業標準的支持。2001年9月24日，J2EE1.3發布。2002年2月26日，J2SE1.4發布。自此Java的計算能力有了大幅提升，與J2SE1.3相比，其多了近62%的類和接口。在這些新特性當中，還提供了廣泛的XML支持、安全套接字（Socket）支持（通過SSL與TLS協議）、全新的I/OAPI、正則表達式、日志與斷言。2004年9月30日，J2SE1.5發布，成為Java語言發展史上的又一里程碑。為了表示該版本的重要性，J2SE 1.5更名為Java SE 5.0（內部版本號1.5.0），代號為“Tiger”，Tiger包含了從1996年發布1.0版本以來的最重大的更新，其中包括泛型支持、基本類型的自動裝箱、改進的循環、枚舉類型、格式化I/O及可變參數。2005年6月，在Java One大會上，Sun公司發布了Java SE 6。此時，Java的各種版本已經更名，已取消其中的數字2，如J2EE更名為JavaEE，J2SE更名為JavaSE，J2ME更名為JavaME。2006年11月13日，Java技術的發明者Sun公司宣布，將Java技術作為免費軟件對外發布。Sun公司正式發布的有關Java平臺標準版的第一批源代碼，以及Java迷你版的可執行源代碼。從2007年3月起，全世界所有的開發人員均可對Java源代碼進行修改 。2009年，甲骨文公司宣布收購Sun。2010年，Java編程語言的共同創始人之一詹姆斯·高斯林從Oracle公司辭職。2011年，甲骨文公司舉行了全球性的活動，以慶祝Java7的推出，隨后Java7正式發布。2014年，甲骨文公司發布了Java8正式版。

編程開發

編程環境
JDK（Java Development Kit）稱為Java開發包或Java開發工具，是一個編寫Java的Applet小程序和應用程序的程序開發環境。JDK是整個Java的核心，包括了Java運行環境（Java Runtime Environment），一些Java工具和Java的核心類庫（Java API）。不論什么Java應用服務器實質都是內置了某個版本的JDK。主流的JDK是Sun公司發布的JDK，除了Sun之外，還有很多公司和組織都開發了自己的JDK，例如，IBM公司開發的JDK，BEA公司的Jrocket，還有GNU組織開發的JDK 。另外，可以把Java API類庫中的Java SE API子集和Java虛擬機這兩部分統稱為JRE（JAVA Runtime Environment），JRE是支持Java程序運行的標準環境 。JRE是個運行環境，JDK是個開發環境。因此寫Java程序的時候需要JDK，而運行Java程序的時候就需要JRE。而JDK里面已經包含了JRE，因此只要安裝了JDK，就可以編輯Java程序，也可以正常運行Java程序。但由于JDK包含了許多與運行無關的內容，占用的空間較大，因此運行普通的Java程序無須安裝JDK，而只需要安裝JRE即可。

編程工具
Eclipse：一個開放源代碼的、基于Java的可擴展開發平臺 。NetBeans：開放源碼的Java集成開發環境，適用于各種客戶機和Web應用。IntelliJ IDEA：在代碼自動提示、代碼分析等方面的具有很好的功能。MyEclipse：由Genuitec公司開發的一款商業化軟件，是應用比較廣泛的Java應用程序集成開發環境 。EditPlus：如果正確配置Java的編譯器“Javac”以及解釋器“Java”后，可直接使用EditPlus編譯執行Java程序。

語言特點

1.簡單性Java看起來設計得很像C++，但是為了使語言小和容易熟悉，設計者們把C++語言中許多可用的特征去掉了，這些特征是一般程序員很少使用的。例如，Java不支持go to語句，代之以提供break和continue語句以及異常處理。Java還剔除了C++的操作符過載（overload）和多繼承特征，并且不使用主文件，免去了預處理程序。因為Java沒有結構，數組和串都是對象，所以不需要指針。Java能夠自動處理對象的引用和間接引用，實現自動的無用單元收集，使用戶不必為存儲管理問題煩惱，能更多的時間和精力花在研發上。2.面向對象Java是一個面向對象的語言。對程序員來說，這意味著要注意應中的數據和操縱數據的方法（method），而不是嚴格地用過程來思考。在一個面向對象的系統中，類（class）是數據和操作數據的方法的集合。數據和方法一起描述對象（object）的狀態和行為。每一對象是其狀態和行為的封裝。類是按一定體系和層次安排的，使得子類可以從超類繼承行為。在這個類層次體系中有一個根類，它是具有一般行為的類。Java程序是用類來組織的。Java還包括一個類的擴展集合，分別組成各種程序包（Package），用戶可以在自己的程序中使用。例如，Java提供產生圖形用戶接口部件的類（java.awt包），這里awt是抽象窗口工具集（abstract windowing toolkit）的縮寫，處理輸入輸出的類（http://java.io包）和支持網絡功能的類（http://java.net包）。3.分布性Java設計成支持在網絡上應用，它是分布式語言。Java既支持各種層次的網絡連接，又以Socket類支持可靠的流（stream）網絡連接，所以用戶可以產生分布式的客戶機和服務器。網絡變成軟件應用的分布運載工具。Java程序只要編寫一次，就可到處運行。4.編譯和解釋性Java編譯程序生成字節碼（byte-code），而不是通常的機器碼。Java字節碼提供對體系結構中性的目標文件格式，代碼設計成可有效地傳送程序到多個平臺。Java程序可以在任何實現了Java解釋程序和運行系統（run-time system）的系統上運行。在一個解釋性的環境中，程序開發的標準“鏈接”階段大大消失了。如果說Java還有一個鏈接階段，它只是把新類裝進環境的過程，它是增量式的、輕量級的過程。因此，Java支持快速原型和容易試驗，它將導致快速程序開發。這是一個與傳統的、耗時的“編譯、鏈接和測試”形成鮮明對比的精巧的開發過程。

5.穩健性Java原來是用作編寫消費類家用電子產品軟件的語言，所以它是被設計成寫高可靠和穩健軟件的。Java消除了某些編程錯誤，使得用它寫可靠軟件相當容易。Java是一個強類型語言，它允許擴展編譯時檢查潛在類型不匹配問題的功能。Java要求顯式的方法聲明，它不支持C風格的隱式聲明。這些嚴格的要求保證編譯程序能捕捉調用錯誤，這就導致更可靠的程序。可靠性方面最重要的增強之一是Java的存儲模型。Java不支持指針，它消除重寫存儲和訛誤數據的可能性。類似地，Java自動的“無用單元收集”預防存儲漏泄和其它有關動態存儲分配和解除分配的有害錯誤。Java解釋程序也執行許多運行時的檢查，諸如驗證所有數組和串訪問是否在界限之內。異常處理是Java中使得程序更穩健的另一個特征。異常是某種類似于錯誤的異常條件出現的信號。使用try/catch/finally語句，程序員可以找到出錯的處理代碼，這就簡化了出錯處理和恢復的任務。6.安全性Java的存儲分配模型是它防御惡意代碼的主要方法之一。Java沒有指針，所以程序員不能得到隱蔽起來的內幕和偽造指針去指向存儲器。更重要的是，Java編譯程序不處理存儲安排決策，所以程序員不能通過查看聲明去猜測類的實際存儲安排。編譯的Java代碼中的存儲引用在運行時由Java解釋程序決定實際存儲地址。Java運行系統使用字節碼驗證過程來保證裝載到網絡上的代碼不違背任何Java語言限制。這個安全機制部分包括類如何從網上裝載。例如，裝載的類是放在分開的名字空間而不是局部類，預防惡意的小應用程序用它自己的版本來代替標準Java類。7.可移植性Java使得語言聲明不依賴于實現的方面。例如，Java顯式說明每個基本數據類型的大小和它的運算行為（這些數據類型由Java語法描述）。Java環境本身對新的硬件平臺和操作系統是可移植的。Java編譯程序也用Java編寫，而Java運行系統用ANSIC語言編寫。8.高性能Java是一種先編譯后解釋的語言，所以它不如全編譯性語言快。但是有些情況下性能是很要緊的，為了支持這些情況，Java設計者制作了“及時”編譯程序，它能在運行時把Java字節碼翻譯成特定CPU（中央處理器）的機器代碼，也就是實現全編譯了。Java字節碼格式設計時考慮到這些“及時”編譯程序的需要，所以生成機器代碼的過程相當簡單，它能產生相當好的代碼。9.多線程性Java是多線程語言，它提供支持多線程的執行（也稱為輕便過程），能處理不同任務，使具有線索的程序設計很容易。Java的lang包提供一個Thread類，它支持開始線索、運行線索、停止線索和檢查線索狀態的方法。Java的線索支持也包括一組同步原語。這些原語是基于監督程序和條件變量風范，由C.A.R.Haore開發的廣泛使用的同步化方案。用關鍵詞synchronized，程序員可以說明某些方法在一個類中不能并發地運行。這些方法在監督程序控制之下，確保變量維持在一個一致的狀態。10.動態性Java語言設計成適應于變化的環境，它是一個動態的語言。例如，Java中的類是根據需要載入的，甚至有些是通過網絡獲取的。

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總結

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