JavaNote-概述及安装

1. Java语言概述

1.1 Java概述

• 是SUN（Stanford 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的编程语言。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），内嵌在HTML代码中。

• 伴随着互联网的迅猛发展，以及Java技术在web方面的不断成熟，已经成为Web应用程序的首选开发语言。

1.2 Java语言简史

起步阶段：

1991年，Sun公司的工程师小组想要设计一种语言，应用在家用电器的控制和通信。由于这些设备的处理能力和内存都很有限，并且不同的厂商会选择不同的中央处理器（CPU），因此这种语言的关键是：代码短小、紧凑且与平台无关。

Gosling团队率先创造了这个语言，并命名为“Oak"。后因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20世纪90年代互联网的发展，Sun公司发现该语言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。

发展阶段：

发行版本	发行时间	备注
Java 1.0	1996.01.23	Sun公司发布了Java的第一个开发工具包
Java 1.1	1997.02.19	JavaOne会议召开，创当时全球同类会议规模之最。
Java 1.2	1998.12.08	Java拆分成：J2SE（标准版）、J2EE（企业版）、J2ME（小型版）
Java 1.3	2000.05.08
Java1.4	2004.02.06
Java 5.0	2004.09.30	①版本号从1.4直接更新至5.0；②平台更名为JavaSE、JavaEE、JavaME
Java 6.0	2006.12.11	2009.04.20 Oracle宣布收购SUN公司
	2009.04.20	Oracle公司收购SUN，交易价格74亿美元。
Java 7.0	2011.07.02
Java 8.0	2014.03.18	此版本是继Java 5.0以来变化最大的版本。是长期支持版本（LTS）
Java 9.0	2017.09.22	①此版本开始，每半年更新一次；②Java 9.0开始不再支持windows 32位系统
Java 10.0	2018.03.21
Java 11.0	2018.09.25	JDK安装包取消独立JRE安装包，是长期支持版本（LTS）
Java 12.0	2019.03.19
...	...
Java17.0	2021.09	发布Java 17.0，版本号也称为21.9，是长期支持版本。
...	...
Java19.0	2022.09	发布Java19.0，版本号也称为22.9。
...	...

补充：Java之父——詹姆斯·高斯林（James Gosling）

詹姆斯·高斯林（James Gosling）先生以“Java 技术之父”而闻名于世。他是Java 技术的创始人，他亲手设计了Java语言，并开发了Java编译器和Java虚拟机，使Java成为了世界上最流行的开发语言。

James Gosling于1984 年加入Sun公司，并一直服务于Sun公司，直至2010年前后，Sun被Oracle并购而加入Oracle，担任客户端软件集团的首席技术官; 2010年4月从Oracle离职。

1.3 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Java平台，即定位个人计算机的应用开发。
  • 包括用户界面接口AWT及Swing，网络功能与国际化、图像处理能力以及输入输出支持等。
  • 此版本以前称为J2SE
• Java EE(Java Enterprise Edition)企业版
  • 为开发企业环境下的应用程序提供的一套解决方案，即定位在服务器端的Web应用开发。
  • JavaEE是JavaSE的扩展，增加了用于服务器开发的类库。如：Servlet能够延伸服务器的功能，通过请求-响应的模式来处理客户端的请求；JSP是一种可以将Java程序代码内嵌在网页内的技术。
  • 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、机顶盒）上的平台，即定位在消费性电子产品的应用开发。
  • JavaME是JavaSE的内伸，精简了JavaSE 的核心类库，同时也提供自己的扩展类。增加了适合微小装置的类库：javax.microedition.io.*等。
  • 此版本以前称为J2ME

注意：Android开发不等同于Java ME的开发。

2. Java开发环境搭建

2.1 什么是JDK、JRE

• 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。
• JRE（Java Runtime Environment）：是Java程序的运行时环境，包含JVM 和运行时所需要的核心类库。

如下是Java 8.0 Platform：

2.2 JDK版本选择

• 八爷党：坚守Java的阵地，虽然Java如今都已经进入了20年代，但是依然是一些开发环境的主阵地。
• 革命党：适应接受新的稳定版本。给开发者带来更加便利高效的体验。例如：
  • G1收集器：最受欢迎的GC算法。Java 11及更高版本的G1收集器是默认的GC，而Java 8中并不是。
  • 框架反推着开发人员使用更高的版本。在Java 17正式发布之前，Java开发框架Spring率先在官博宣布，Spring Framework 6和Spring Boot 3计划在2022年第四季度实现总体可用性的高端基线。意味着springboot3.0 是需要用java17和spring6.0为基础建设。如果从企业选型最新springboot3.0作为架构来说，它搭配jdk17肯定是标配了。

2.3 JDK的下载

• 下载网址（Oracle公司官网）：www.oracle.com
• 下载步骤：如图所示，在官网底部选择Developers开发者

（1）在Developers页面中间的技术分类部分，选择Java，单击进入，如图所示：

（2）这里展示的是最新Java版本，例如Java20。下滑到 Java SE 栏目的位置。单击Download Oracle JDK，然后选择具体的版本下载。

（3）选择Download Oracle JDK按钮后，进入Download Java界面。选择对应版本点击下载链接下载。

（4）如果想安装Java 8版本的话，可以在当前页面继续下滑到如下位置：

（5）选择Accept License Agreement，点击下载。

（6）注册或登录后下载：

（7）如果需要安装其它历史版本，可以选择 Java archive：

接着进行选择下载即可。

2.4 JDK的安装

• 安装说明
  • 傻瓜式安装，下一步即可。
  • 建议：安装路径不要有中文或者空格等特殊符号。
  • 以JDK17版本为例。

• 安装步骤：

（1）双击jdk-17_windows-x64_bin.exe文件，并单击下一步，如图所示：

（2）修改安装路径，单击更改，如图所示：

（3）将安装路径修改为D:\develop_tools\jdk\jdk-17.0.2\，并单击下一步，如图所示：

（4）稍后几秒，安装完成，如图所示：

2.5 配置path环境变量

为什么配置path？

• path环境变量是window操作系统执行命令时，所要搜寻的路径。
• 希望在命令行使用javac.exe等工具时，任意目录下都可以找到这个工具所在的目录。

JDK8配置方案：配置JAVA_HOME+path（推荐）

• 步骤：

（1）打开桌面上的计算机，进入后在左侧找到计算机，单击鼠标右键，选择属性，如图所示：

（2）选择高级系统设置，如图所示：

（3）在高级选项卡，单击环境变量，如图所示：

（4）在系统变量中，单击新建 ，创建新的环境变量，如图所示：

（5）变量名输入JAVA_HOME，变量值输入 D:\develop_tools\jdk\jdk1.8.0_271 ，单击确定，如图所示：

（6）选中Path 环境变量，双击或者点击编辑 ，如图所示：

（7）在变量值的最前面，键入%JAVA_HOME%\bin。如图所示：

注意：强烈建议将%JAVA_HOME%\bin声明在path环境变量中所有变量的最前面！

（8）环境变量配置完成，重启DOS命令行，在任意目录下输入javac 或java命令或java -version，运行成功。

配置classpath，用于指名class文件识别的路径。其实是没必要的。

小结如下：

JDK17配置方案：自动配置

在我们安装完JDK17之后，理应按JDK8的方式配置path环境变量。但是，我们发现在安装完JDK17以后，配置环境变量之前，执行CMD指令：

竟然成功了！而且是17.0.2版本。因为JDK17在安装之后，自动进行了环境变量的配置。如下：

这里建议，将JDK17安装的路径，设置为JAVA_HOME，并将%JAVA_HOME%\bin上移到首位。

3. Java API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。

• 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说明文档，用于告诉开发者如何使用这些类，以及这些类里包含的方法。大多数Java书籍中的类的介绍都要参照它来完成，它是编程者经常查阅的资料。

• Java API文档，即为JDK使用说明书、帮助文档。类似于字典。

• 下载API文档：

  • 在线看：Overview (Java SE 17 & JDK 17)
  • 离线下载：Java Development Kit 17 Documentation

4. Java核心机制：JVM

4.1 Java语言的优缺点

4.1.1 优点

• 跨平台性：这是Java的核心优势。Java在最初设计时就很注重移植和跨平台性。比如：Java的int永远都是32位。不像C++可能是16，32，可能是根据编译器厂商规定的变化。

  • 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：只要在需要运行 java 应用程序的操作系统上，先安装一个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。

• 面向对象性：面向对象是一种程序设计技术，非常适合大型软件的设计和开发。面向对象编程支持封装、继承、多态等特性，让程序更好达到高内聚，低耦合的标准。

• 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。

• 安全性高：Java适合于网络/分布式环境，需要提供一个安全机制以防恶意代码的攻击。如：安全防范机制（ClassLoader类加载器），可以分配不同的命名空间以防替代本地的同名类、字节代码检查。

• 简单性：Java就是C++语法的简化版，我们也可以将Java称之为“C++--”。比如：头文件，指针运算，结构，联合，操作符重载，虚基类等。

• 高性能：

  • Java最初发展阶段，总是被人诟病“性能低”；客观上，高级语言运行效率总是低于低级语言的，这个无法避免。Java语言本身发展中通过虚拟机的优化提升了几十倍运行效率。比如，通过JIT(JUST IN TIME)即时编译技术提高运行效率。

  • Java低性能的短腿，已经被完全解决了。业界发展上，我们也看到很多C++应用转到Java开发，很多C++程序员转型为Java程序员。

4.1.2 缺点

• 语法过于复杂、严谨，对程序员的约束比较多，与python、php等相比入门较难。但是一旦学会了，就业岗位需求量大，而且薪资待遇节节攀升。
• 一般适用于大型网站开发，整个架构会比较重，对于初创公司开发和维护人员的成本比较高（即薪资高），选择用Java语言开发网站或应用系统的需要一定的经济实力。
• 并非适用于所有领域。比如，Objective C、Swift在iOS设备上就有着无可取代的地位。浏览器中的处理几乎完全由JavaScript掌控。Windows程序通常都用C++或C#编写。Java在服务器端编程和跨平台客户端应用领域则很有优势。

4.2 JVM功能说明

JVM（Java Virtual Machine ，Java虚拟机）：是一个虚拟的计算机，是Java程序的运行环境。JVM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。

4.2.1 功能1：实现Java程序的跨平台性

我们编写的Java代码，都运行在JVM 之上。正是因为有了JVM，才使得Java程序具备了跨平台性。

使用JVM前后对比：

4.2.2 功能2：自动内存管理(内存分配、内存回收)

• Java程序在运行过程中，涉及到运算的数据的分配、存储等都由JVM来完成
• Java消除了程序员回收无用内存空间的职责。提供了一种系统级线程跟踪存储空间的分配情况，在内存空间达到相应阈值时，检查并释放可被释放的存储器空间。
• GC的自动回收，提高了内存空间的利用效率，也提高了编程人员的效率，很大程度上减少了因为没有释放空间而导致的内存泄漏。

即使有GC的自动回收功能，Java程序还会出现内存溢出和内存泄漏问题！