Java语言

也可简称Java,Java是一种可以撰写跨平台应用软件的面向对象的程序设计语言,是由Sun Microsystems公司于1995年5月推出的Java程序设计语言和Java平台(即JavaSE, JavaEE, JavaME)的总称。Java 技术具有卓越的通用性、高效性、平台移植性和安全性,广泛应用于个人PC、数据中心、游戏控制台、科学超级计算机、移动电话和互联网,同时拥有全球最大的开发者专业社群。在全球云计算和移动互联网的产业环境下,Java更具备了显著优势和广阔前景。

起源介绍

Java是一种计算机编程语言,拥有跨平台、面向对象、泛型编程的特性,广泛应用于企业级Web应用开发和移动应用开发。任职于太阳微系统的詹姆斯·高斯林等人于1990年代初开发Java语言的雏形,最初被命名为Oak,目标设置在家用电器等小型系统的程序语言,应用在电视机、电话、闹钟、烤面包机等家用电器的控制和通信。由于这些智能化家电的市场需求没有预期的高,Sun公司放弃了该项计划。随着1990年代互联网的发展,Sun公司看见Oak在互联网上应用的前景,于是改造了Oak,于1995年5月以Java的名称正式发布。Java伴随着互联网的迅猛发展而发展,逐渐成为重要的网络编程语言。用Java实现的HotJava浏览器(支持Java applet)显示了Java的魅力:跨平台、动态的Web、Internet计算。从此,Java被广泛接受并推动了Web的迅速发展,常用的浏览器均支持Javaapplet。另一方面,Java技术也不断更新。(2010年Oracle公司收购了SUN)

基本组成

Java由四方面组成:Java编程语言、Java类文件格式、Java虚拟机和Java应用程序接口(Java API)。

ava平台

Java平台由Java虚拟机(Java Virtual Machine,简称JVM)和Java 应用编程接口(Application Programming Interface,简称API)构成。Java应用编程接口为此提供了一个独立于操作系统的标准接口,可分为基本部分和扩展部分。在硬件或操作系统平台上安装一个Java平台之后,Java应用程序就可运行。Java平台已经嵌入了几乎所有的操作系统。这样Java程序可以只编译一次,就可以在各种系统中运行。Java应用编程接口已经从1.1x版发展到1.2版。常用的Java平台基于Java1.5,最近版本为Java8。

Java体系

Java分为三个体系J2SE(Java2 Platform Standard Edition,java平台标准版),J2EE(Java 2 Platform,Enterprise Edition,java平台企业版),J2ME(Java 2 Platform Micro Edition,java平台微型版)。

Java优势

与传统程序不同,Sun 公司在推出 Java 之际就将其作为一种开放的技术。全球数以万计的 Java 开发公司被要求所设计的 Java软件必须相互兼容。“Java 语言靠群体的力量而非公司的力量”是Sun公司的口号之一,并获得了广大软件开发商的认同。这与微软公司所倡导的注重精英和封闭式的模式完全不同。

Sun 公司对 Java 编程语言的解释是:Java 编程语言是个简单、面向对象、分布式、解释性、健壮、安全与系统无关、可移植、高性能、多线程和动态的语言。

Java 平台是基于 Java 语言的平台。这样的平台非常流行。因此微软公司推出了与之竞争的.NET平台以及模仿Java的C#语言。

基本概念

抽象类:规定一个或多个抽象方法的类本身必须定义为abstract,抽象类只是用来派生子类,而不能用它来创建对象。

final类:又称“最终类”,它只能用来创建对象,而不能被继承,与抽象类刚好相反,而且抽象类与最终类不能同时修饰同一个类。

包:Java中的包是相关类和接口的集合,创建包须使用关键字package。

多态类:在java中,对象变量是多态的。而java中不支持多重继承。

接口:Java中的接口是一系列方法的声明,是一些方法特征的集合,一个接口只有方法的特征没有方法的实现,因此这些方法可以在不同的地方被不同的类实现,而这些实现可以具有不同的行为(功能)。

Java中的每一个类都是从Object类扩展而来的。

object类中的equal和toString方法。

equal用于测试一个对象是否同另一个对象相等。

toString返回一个代表该对象的字符串,每一个类都会从Object类继承该方法,有些类重写了该方法,以便返回当前状态的正确表示。

(toString 方法是一个很重要的方法)

通用编程:任何类类型的所有值都可以同object类型的变量来代替。

封装:就是把数据和行为结合起在一个包中,并对对象使用者隐藏数据的实现过程,一个对象中的数据叫他的实例字段(instance field)。

重载:当多个方法具有相同的名字而含有不同的参数时,便发生重载。编译器必须挑选出调用哪个方法进行编译。

重写:也可称为方法的“覆盖。”在Java中,子类可继承父类中的方法,而不需要重新编写相同的方法。但有时子类并不想原封不动地继承父类的方法,而是想作一定的修改,这就需要采用方法的重写。值得注意的是,子类在重新定义父类已有的方法时,应保持与父类完全相同的方法头声明。

数组列表:ArrayList动态数组列表,是一个类库,定义在java.util包中,可自动调节数组的大小。

class类 object类中的getclass方法返回class类型的一个实例,程序启动时包含在main方法的类会被加载,虚拟机要加载他需要的所有类,每一个加载的类都要加载它需要的类。

版本历史

主条目:Java版本历史

1995年5月23日,Java语言诞生

1996年1月,第一个JDK-JDK1.0诞生

1996年4月,10个最主要的操作系统供应商申明将在其产品中嵌入JAVA技术

1996年9月,约8.3万个网页应用了JAVA技术来制作

1997年2月18日,JDK1.1发布

1997年4月2日,JavaOne会议召开,参与者逾一万人,创当时全球同类会议规模之纪录

1997年9月,JavaDeveloperConnection社区成员超过十万

1998年2月,JDK1.1被下载超过2,000,000次

1998年12月8日,JAVA2企业平台J2EE发布

1999年6月,SUN公司发布Java的三个版本:标准版(J2SE)、企业版(J2EE)和微型版(J2ME)

2000年5月8日,JDK1.3发布

2000年5月29日,JDK1.4发布

2001年6月5日,NOKIA宣布,到2003年将出售1亿部支持Java的手机

2001年9月24日,J2EE1.3发布

2002年2月26日,J2SE1.4发布,自此Java的计算能力有了大幅提升

2004年9月30日18:00PM,J2SE1.5发布,成为Java语言发展史上的又一里程碑。为了表示该版本的重要性,J2SE1.5更名为Java SE 5.0

2005年6月,JavaOne大会召开,SUN公司公开Java SE 6。此时,Java的各种版本已经更名,以取消其中的数字“2”:J2EE更名为Java EE,J2SE更名为Java SE,J2ME更名为Java ME

2006年12月,SUN公司发布JRE6.0

2009年12月,SUN公司发布Java EE 6

2010年11月,由于Oracle公司对于Java社区的不友善,因此Apache扬言将退出JCP[7]

2011年7月28日,Oracle公司发布Java SE 7

2014年3月18日,Oracle公司发表Java SE 8

语言特性

Java之所以被开发,是要达到以下五个目的:

应当使用面向对象程序设计方法学

应当允许同一程序在不同的计算机平台执行

应当包括内建的对计算机网络的支持

应当被设计成安全地执行远端代码

应当易于使用,并借鉴以前那些面向对象语言(如C++)的长处。

Java技术主要分成几个部分:Java语言、Java运行环境、类库。一般情况下说Java时并不区分指的是哪个部分。

Java在1.5版本时,做了重大改变,太阳公司并1.5版本重命名为Java 5.0。

折叠面向对象

Java的特点之一就是面向对象,是程序设计方法的一种。“面向对象程序设计语言”的核心之一就是开发者在设计软件的时候可以使用自定义的类型和关联操作。代码和数据的实际集合体叫做“对象”。一个对象可以想像成绑定了很多“行为(代码)”和“状态(数据)”的物体。对于数据结构的改变需要和代码进行通信然后操作,反之亦然。面向对象设计让大型软件工程的计划和设计变得更容易管理,能增强工程的健康度,减少失败工程的数量。

折叠跨平台性

Java语言的第二个特性就是跨平台性,也就是说使用Java语言编写的程序可以在编译后不用经过任何更改,就能在任何硬件设备条件下运行。这个特性经常被称为“一次编译,到处运行”。

执行Java应用程序必须安装Java Runtime Environment(JRE),JRE内部有一个Java虚拟机(Java Virtual Machine,JVM)以及一些标准的类库(Class Library)。通过JVM才能在电脑系统执行Java应用程序(Java Application),这与.Net Framework的情况一样,所以电脑上没有安装JVM,那么这些程序将不能够执行。

实现跨平台性的方法是大多数编译器在进行Java语言程序的编码时候会生成一个用字节码写成的“半成品”,这个“半成品”会在Java虚拟机(解释层)的帮助下运行,虚拟机会把它转换成当前所处硬件平台的原始代码。之后,Java虚拟机会打开标准库,进行数据(图片、线程和网络)的访问工作。主要注意的是,尽管已经存在一个进行代码翻译的解释层,有些时候Java的字节码代码还是会被JIT编译器进行二次编译。

有些编译器,比如GCJ,可以自动生成原始代码而不需要解释层。但是这些编译器所生成的代码只能应用于特定平台。并且GCJ目前只支持部分的Java API。

甲骨文(Oracle)公司对于Java的许可是“全兼容的”,这也导致了微软和升阳(英文名:Sun,现已被Oracle公司收购)关于微软的程序不支持RMI和JNI接口、并且增加特性为己所用的法律争端。升阳最终赢得了官司,获得了大约两千万美元的赔偿,法院强制要求微软执行升阳公司关于Java的许可要求。作为回应,微软不再在Windows系统中捆绑Java,最新的Windows版本,Windows Vista和Internet Explorer 7.0版本也不再提供对于Java应用程序和控件的支持。但是升阳公司和其他使用Java运行时系统的公司在Windows操作系统下对用户提供无偿的第三方插件和程序支持。

Java语言使用解释层最初是为了轻巧性。所以这些程序的运行效率比C语言和C++要低很多,用户也对此颇有微词。很多最近的调查显示Java的程序运行速度比几年前要高出许多,有些同样功能的程序的效率甚至超过了C++和C语言编写的程序[来源请求]。

Java语言在最开始应用的时候是没有解释层的,所有需要编译的代码都直接转换成机器的原始代码。这样做的后果就是获得了最佳的性能,但是程序臃肿异常。从JIT技术开始,Java的程序都经过一次转换之后才变成机器码。很多老牌的第三方虚拟机都使用一种叫做“动态编译”的技术,也就是说虚拟机实时监测和分析程序的运行行为,同时选择性地对程序所需要的部分进行编译和优化。所有这些技术都改善了代码的运行速度,但是又不会让程序的体积变得失常。

程序的轻便性事实上是软件编写很难达到的一个目标,Java虽然成功地实现了“一次编译,到处运行”,但是由于平台和平台之间的差异,所编写的程序在转换代码的时候难免会出现微小的、不可察觉的错误和意外。有些程序员对此非常头疼,他们嘲笑Java的程序不是“一次编译,到处运行”,而是“一次编译,到处调试”。以Java AWT为例,早期Java AWT内提供的按钮、文字区等均是以计算机系统所默认的样式而显示。这令Java程序在有些没有提供图案的计算机系统产生错误(在Microsoft Windows设有窗口管理器,在一些Linux distribution则没有)。后来SUN公司针对Java AWT一些问题而推出Java Swing。

平台无关性让Java在服务器端软件领域非常成功。很多服务器端软件都使用Java或相关技术创建。

折叠垃圾回收(GarbageCollection)

C++语言被用户诟病的原因之一是大多数C++编译器不支持垃圾收集机制。通常使用C++编程的时候,程序员于程序中初始化对象时,会在主机存储器堆栈上分配一块存储器与地址,当不需要此对象时,进行解构或者删除的时候再释放分配的存储器地址。如果对象是在堆栈上分配的,而程序员又忘记进行删除,那么就会造成存储器泄漏(Memory Leak)。长此以往,程序运行的时候可能会生成很多不清除的垃圾,浪费了不必要的存储器空间。而且如果同一存储器地址被删除两次的话,程序会变得不稳定,甚至崩溃。因此有经验的C++程序员都会在删除之后将指针重置为NULL,然后在删除之前先判断指针是否为NULL。

C++中也可以使用“智能指针”(Smart Pointer)或者使用C++托管扩展编译器的方法来实现自动化存储器释放,智能指针可以在标准类库中找到,而C++托管扩展被微软的Visual C++ 7.0及以上版本所支持。智能指针的优点是不需引入缓慢的垃圾收集机制,而且可以不考虑线程安全的问题,但是缺点是如果不善使用智能指针的话,性能有可能不如垃圾收集机制,而且不断地分配和释放存储器可能造成存储器碎片,需要手动对堆进行压缩。除此之外,由于智能指针是一个基于模板的功能,所以没有经验的程序员在需要使用多态特性进行自动清理时也可能束手无策。

Java语言则不同,上述的情况被自动垃圾收集功能自动处理。对象的创建和放置都是在存储器堆栈上面进行的。当一个对象没有任何引用的时候,Java的自动垃圾收集机制就发挥作用,自动删除这个对象所占用的空间,释放存储器以避免存储器泄漏。

注意程序员不需要修改finalize方法,自动垃圾收集也会发生作用。但是存储器泄漏并不是就此避免了,当程序员疏忽大意地忘记解除一个对象不应该有的引用时,存储器泄漏仍然不可避免。总体来讲,自动垃圾收集机制要安全和简单许多。

不同厂商、不同版本的JVM中的存储器垃圾回收机制并不完全一样,通常越新版本的存储器回收机制越快,IBM、BEA、SUN等等开发JVM的公司都曾宣称过自己制造出了世界上最快的JVM[来源请求],JVM性能的世界纪录也在不断的被打破并提高。

IBM有一篇有关Java存储器回收机制比不激活垃圾收集机制的C++存储器处理快数倍的技术文章[8],而著名的Java技术书籍《Java编程思想》(Thinking in Java)也有一段论述Java存储器及性能达到甚至超过C++的章节[9]。

折叠接口类别

Java自带了创建接口的类别,可以这样使用:

public    interface    Deleteable {void delete();}

这段代码的意思是任何实现(implement)Deleteable接口的类别都必须实现delete()方法。每个类别对这个方法的实现可以自行定制。由此概念可以引出很多种使用方法,下面是一个类别的例子:

publicclass Fred implements Deleteable {// 必須實作 Deleteable 介面中的 delete 方法     @Override publicvoid delete(){// 實作的程式碼}// 這個類別也可以包含其他方法publicvoid doOtherStuff(){}}

在另外一个类别中,可以使用这样的代码:

publicvoid deleteAll (Deleteable [] list){for(int i =0; i < gdbfjy.com; i++){          list.delete();}}

因为队列中所有的对象都可以使用delete()方法。Deleteable队列中包含Fred对象的引用,而这个类别和其他Deleteable类别在使用deleteAll()方法时候不需要进行任何改变。

之所以这样做就是为了在接口的执行和其代码之间进行区别。举例来说,一个名叫Collection的接口可以包含任何对象所需要的引入、转换和存储数据的方法,其他的类都可以使用这个接口。但是这个接口可以是一个可重定义大小的队列、一个链表或者是其他功能的集合。

这种特性其实是一种折中的办法。Java的设计者们不想让Java有多重继承的特性,因为C++的多重继承显示了这种特性的困难。Java的接口功能可以提供同样的功能,但是又不会很复杂。

折叠开发接口

在Java语言中,应用程序接口(API)化身成类,并且分组成为包。每个包中包含有相关的接口和类。对于不同的平台,Java提供了不同版本的包。API的设定由sun公司和其他公司通过JCP(Java社区程序)决定。任何公司和个人都可以参与这个工程,对API进行设计。2004年,IBM和BEA公司准备联合对官方的Java开源软件工程进行支持,但是2005年初,sun公司拒绝了这个支持。

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