Java 核心技术卷 I —— 第1章 Java 程序设计概述_java核心技术 卷i

1.1 Java 程序设计平台

​ Java 于 1996 年第一次发布，引起了人们极大的兴趣。关注 Java 的人不仅限于计算机出版界，还有诸如《纽约时报》、《华盛顿邮报》和《商业周刊》这样的主流媒体。Java 是唯一一个在 National Public Radio 上占用了 10 分钟时间进行介绍的程序设计语言，且得到了 100 000 000 美元的风险投资资金。

1.2 Java 白皮书的关键术语

1.2.1 简单性

​ 对比于 C++，Java 没有指针、结构、联合、操作符重载（可惜了）、虚基类等复杂语法，是独立于但又参考借鉴了 C++ 的一种新语言。

​ 另外，Java 的目标之一是支持在小型机器上的软件开发，其基本解释器和类大小仅有 40KB，算上基础的标准类库和线程支持也仅需要 175 KB。这样的“小”也体现了 Java 的简单。

1.2.2 面向对象

​ Java 面向对象的技术非常成熟，与 C++ 旗鼓相当。且没有多重继承，取代之的是接口概念。

1.2.3 分布式

​ Java 有丰富的例程库，用于处理网络协议（TCP / IP），处理网络对象时的便携程度就如同访问本地文件一般。

1.2.4 健壮性

​ Java 编译器非常智能，能够检测许多运行时才可能出现的问题。另外，由于没有指针，不会存在内存问题。

1.2.5 安全性

​ Java 一开始便设计为能够防范各种攻击的语言，包括：

• 运行时堆栈溢出（蠕虫和病毒常用的攻击手段）
• 破坏自己进程空间之外的内存
• 未经授权读写文件

​ 尽管发展途中仍遭遇了一些 bug，但时至今日 Java 已经足够值得信赖。

1.2.6 体系结构中立

​ Java 创新性地采用了虚拟机机制，编译器将 Java 代码生成为字节码（.class 文件），由虚拟机负责在不同平台上运行相同的效果。

​ 尽管解释虚拟机指令肯定比全速运行机器指令慢很多，但 Java 虚拟机有一个选项，可以将执行最频繁的字节码序列转换成机器码，这一过程称为 即时编译。

1.2.7 可移植性

​ Java 明确规定了基本数据类型的大小和运算，例如 int 明确指定为 32 位。不同于 C++ 中的 int 取值是一个范围，即，可能是 16 位或者 32 位。这种做法消除了 C++ 代码移植时的一大困难。

1.2.8 解释性

​ Java 解释器可以再任何移植了解释器的机器上直接执行 Java 字节码。

​ 但对比于 Python 这种解释性语言，直到 Java 9 才提供了 jshell 工具来支持快捷交互的编程。

1.2.9 高性能

​ 现在的 Java 即时编译器已经可以与传统的编译器相媲美，甚至在某些情况下性能超越了传统编译器。

​ 主要原因是及时编译器拥有更多的代码信息，能够合理优化代码，提高运行效率。

1.2.10 多线程

​ 在设计之初，Java 超前地支持并发程序设计。

1.2.11 动态性

​ Java 能够在运行程序时增加代码，Java 库能够自由地添加新方法和实例变量，而对客户端没有任何影响。

1.3 Java applet 与 Internet（*）

1.4 Java 发展简史

​ 1991 年，Sun 公司的一个工程师小组计划设计一种小型计算机语言 “Oak”，用于有线电视转换盒之类的消费设备，项目名称为 “Green”。由于目标设备往往计算能力和内存均有限，因此该语言必须非常小，且效率高。另外，由于设备的不同厂商选择的中央处理器（CPU）不同，因此该语言还需求跨平台。后来 Sun 公司发现已经有另外一个计算机语言取名为 Oak，因此改名为 Java。

​ 1992 年，Green 项目发布了第一个产品 “*7”，能够提供智能的远程控制。但 Sun 公司对该项目不感兴趣，因此 Green 项目组投标了一个设计有线电视盒的项目，但遗憾没能拿到合同。

​ 1993 年，Green 项目更换名称为 “First Person” 公司，并寻求买家购买自己的技术，但一直没能找到，于 1994 年解散了。在当时，Internet 的万维网日渐发展壮大，人们主要使用伊利诺伊大学超级计算中心的一个非商业化 Web 浏览器 Mosaic。Sun 公司使用 Java 开发新的浏览器 HotJava，能够在网页中执行内嵌的 Java 代码，用来展示 Java 语言的强势能力，并于 1995 年在 SunWorld’95 大会上展示，引发了人们对 Java 的狂热追逐。

​ 1996 年，Sun 公司发布了 Java 第 1 个版本，但 Java 1.0 并不能很好地用来完成应用开发，后来推出的 Java 1.1 弥补了第 1 版的大部分缺陷，大大改进了反射能力，并为 GUI 编程添加了新内容，但仍有很大的局限性。

​ 1998 年，JavaOne 会议上发布了 Java 1.2 版本，完善了之前玩具式的 GUI 和图形工具包。发布仅 3 天后，Sun 公司将 “Java 1.2” 改名为 “Java 2 标准版（Standard Edition，JAVA SE）软件开发包 1.2 版” 以吸引眼球。除了标准版之外，Sun 公司还推出了另外两个版本：用于手机等嵌入式设备的“微型版”（Micro Edition，Java ME）和用于服务器端处理的“企业版”（Enterprise Edition，Java EE）。此后的 1.3 和 1.4 版本对 Java 2 做出了增量式的改进，提供了不断扩展的标准类库，并提高了性能，同时修正了一些 bug，Java 逐渐成为服务器端应用的首选平台。

​ 2004 年，Java 1.5 版推出，但在当年的 JavaOne 会议后直接改为 Java 5.0 版本。Java 5.0 添加了泛型类型，且受到 C# 语言的启发，添加了 “for each” 循环、自动装箱和注解。

​ 2006 年，Java 6（没有后缀 .0）于年底发布，该版本没有对语言进行修改，而是提高了性能并增强了类库。

​ 2009 年，Sun 公司被 Oracle 公司收购，Java 开发因此停滞，直至 2011 年，Java 7 发布，但只进行了一些简单的改进。

​ 2014 年，Java 8 发布，添加了 “函数式” 的编程方式，能够轻松地表述能并发执行的计算。

​ 2017 年，Java 9 发布，实现了 “模块” 系统。该 “模块” 系统最早于 2008 年提出，耗时 11 年实现，该版本同时提供了一些新特性。

​ 2018 年后，Java 每半年就会发布一个新版本，并且每过一段时间，会将某个版本（Java 11、Java 17）指定为长期支持版本，而中间版本会提供一种试验新特性的机制。

​ 表 1-1 展示了 Java 语言及类库的演进。

表 1-1 Java 语言及类库的演进

1.5 关于 Java 的常见误解

​ 没啥误解，谢谢！

补充 1：Java 术语缩写

• Java SE：Java Standard Edition

  Java 平台的标准版，应用于桌面环境。

• Java EE：Java Enterprise Edition

  Java 平台的企业版，应用于基于 Java 的应用服务器。

• Java ME：Java Micro Edition

  Java 平台的微型版，应用于移动、无线及有限资源的环境。

• SDK：Sofare Develop Kit

  软件开发工具包，用于帮助开发人员的提高工作效率，不同类型的软件开发都有自己的 SDK。

• JVM：Java Virtual Machine

  运行 Java 字节码的虚拟机。JVM 有针对不同系统的特定实现（Windows，Linux，macOS），目的是使用相同的字节码，给出相同的结果。

• JRE：Java Runtime Environment

  Java 运行时环境，是运行已编译 Java 程序所需的所有内容的集合。主要包括 Java 虚拟机（JVM）、Java 基础类库（Class Library）。

• JDK：Java Development Kit

  功能齐全的 Java SDK，提供给开发者使用，能够创建和编译 Java 程序。包含了 JRE，同时包含了编译 Java 源码的编译器 javac 以及一些其他工具，比如 javadoc（文档注释工具）、jdb（调试器）、jconsole（基于 JMX 的可视化监控⼯具）、javap（反编译工具）等等。