Java实用程序设计（西电版）第1章Java概述

1 第 1 章 Java 概述第 1 章 Java概 述1.1 Java的发展历史与地位1.2 Java的技术体系1.3 Java的特征1.4 Java虚拟机简介1.5 Hello World!1.6 Java的安装、 配置与常用开发环境 2 第 1 章 Java 概述 1.1 Java的 发 展 历 史 与 地 位 1. Java的 诞 生 过 程从1972到1991年的20年间，计算机硬件的性能有了很大的提升，同时价格稳步下降，对复杂软件的需求呈现指数级增长。为了满足这一需求，人们发明了越来越多的软件开发技术。 3 第 1 章 Java 概述2. Java的 版 本 历 史 1996年1月9日，Sun公司成立了JavaSoft小组，负责Java相关技术的开发。1996年1月23日，Sun发布了第一个Java开发工具包JDK 1.0。自此以后Java语言经历了多次更改和标准库增补。 4 第 1 章 Java 概述 1.2 Java的 技 术 体 系Java技术既是一种语言也是一种平台。Java编程语言(Java Language)是一种通用、并发、强类型、基于类的面向对象程序设计语言。Java语言规范(Java Language Specification)是对Java编程语言的技术定义，包括Java编程语言的语法和语义。与C/C+相比，Java语言的特殊之处在于，程序的运行既要通过编译，又要通过解释，如图1-1所示。 5 第 1 章 Java 概述图1-1 Java程序的编译和执行过程 6 第 1 章 Java 概述目前，Java平台的技术体系主要分为以下3个分支：(1) Java平台标准版(Java SE)；(2) Java平台企业版(Java EE)；(3) Java平台微缩版(Java ME)。 7 第 1 章 Java 概述1. Java平 台 标 准 版 (Java SE)Java SE平台提供了开发和部署PC级和服务器级Java应用程序的开发工具、运行环境(虚拟机)与核心API。图1-2中给出了Java SE平台中包括Java语言在内的组成部分。 8 第 1 章 Java 概述 图1-2 Java SE概念图 9 第 1 章 Java 概述1) Java虚拟机(Java Virtual Machine)2) 基本库(Lang and util Base Libraries，Other Base Libraries)3) 集成库(Integration Libraries)4) 用户接口工具集(User Interface Toolkits)5) Java部署技术(Deployment)6) Java开发工具(Tools & Tools APIs)7) Java语言(Java Language) 10 第 1 章 Java 概述2. Java平 台 企 业 版 (Java EE)Java EE早期又称J2EE，是一种利用Java 2平台来简化企业解决方案中开发、部署和管理相关复杂问题的体系结构。 11 第 1 章 Java 概述典型的分布式Java EE应用程序可分为如下四层：(1) 运行在客户端机器上的客户层组件；(2) 运行在Java EE服务器中的Web层组件；(3) 运行在Java EE服务器中的业务逻辑层组件；(4) 运行在EIS服务器中的企业信息系统层软件。 12 第 1 章 Java 概述Java EE的核心技术随着Java EE版本的演化而演化，在Java EE 7.0版本中包含的核心技术主要包括以下几个。(1) Java事务(JTA/JTS)。 (2) Java Servlet API。 (3) Java服务器页面(JSP)。 (4) 企业级Java Bean(EJB)。 (5) Java消息服务(Java Message Service，JMS)。 (6) Java XML。 (7) Java管理扩展(JMX)。 (8) 安全服务。 13 第 1 章 Java 概述3. Java平 台 微 缩 版 (Java ME)Java ME为运行于嵌入式设备和移动设备上的应用程序提供了一种健壮、灵活的运行时环境。这些设备包括微控制器、传感器、手机、个人数字助理(PDA)、电视机顶盒、打印机等。作为一系列技术和规范的集合，Java ME包含了灵活的用户接口、可靠的安全性、内建的网络协议，并支持在线应用程序和离线动态下载的应用程序。基于Java ME的应用可以兼容多种设备并充分使用每种设备的本地能力。 14 第 1 章 Java 概述 1.3 Java的 特 征 1. 简 单Java的语法和语义都比较单纯，一些基本的语言特征继承自C语言和C+语言，因而更容易学习和使用。 15 第 1 章 Java 概述2. 面 向 对 象Java是一种面向对象语言。这意味着程序开发主要关注“数据”以及操作数据的“方法”，而不是直接考虑程序执行过程。与C+等源自面向过程语言不同，Java从诞生伊始就是面向对象的。 16 第 1 章 Java 概述3. 分 布 式分布式计算通常涉及网络上共同工作的多台计算机。Java对分布式的支持分为两个层面：一是数据分布式，即通过包中的类，Java支持多个层面的网络连接，例如URL类支持Java应用程序打开并访问互联网上的远程对象，且这种对网络资源的访问与对本地文件的访问完全类似；二是操作分布式，即Java程序本身可以被传输，并在互联网的客户机上运行。 17 第 1 章 Java 概述4. 解 释 型Java编译器生成字节码而非本地机器码，故为了运行Java程序，必须使用Java解释器，Java解释器负责将字节码翻译为目标机器的机器码，Java解释器通常是Java虚拟机的一部分。字节码具有跨平台特性，可以在任何平台的Java虚拟机上解释执行。然而与传统脚本语言的直接解释执行不同，Java的解释执行不是以源代码作为输入，而是以编译生成的字节码作为输入，因而也可以将整个执行过程看做是“半编译，半解释”，这种方式综合考虑了编译执行的效率优势和解释执行的灵活性。 18 第 1 章 Java 概述5. 健 壮 性健壮性意味着可靠，而可靠通常是相对的。由于我们要求Java字节码能够在多样的系统环境下可靠地运行，因而就对Java语言的健壮性提出了更高的要求。 19 第 1 章 Java 概述6. 安 全安全性是现代程序设计语言需要考虑的重要问题。特别是在分布式应用环境下，如果不考虑安全性，会影响到用户在自己的计算机上使用互联网Java应用程序的意愿。Java内建的安全机制分为以下两部分。(1) Java内存分配模型。 (2) Java安全控制模型。 20 第 1 章 Java 概述7. 体 系 结 构 中 立“体系结构中立”又称为“平台无关”，指编译器生成的字节码具有其自身的规范，与具体的计算机系统结构无关。 21 第 1 章 Java 概述8. 可 移 植 性由于Java的解释执行特性和体系结构中立特性，Java程序具有可移植性，可以运行于不同的平台上而不需要重新编译。在Java语言中，一方面，没有任何与平台相关的特性。另一方面，Java环境本身也可以移植到新的硬件和操作系统平台，例如，Java编译器本身可以由Java语言实现。 22 第 1 章 Java 概述9. 高 性 能实际上，多数语言的平台无关性都是以牺牲性能为代价的，例如Tcl、Perl等。Java是解释执行的，即字节码由解释器执行而不是直接由系统执行，因而Java不会比编译型语言(C/C+)更快。 23 第 1 章 Java 概述10. 多 线 程所谓多线程，指的是程序同时执行多项任务的能力，例如程序在下载视频文件的同时播放该文件。 24 第 1 章 Java 概述11. 动 态 特 性Java的设计目标之一是能够适应执行环境的演化，而程序的执行环境主要依赖于支持程序执行的类。Java程序携带了大量运行时的类型信息，使用这些信息，可以在运行时验证和解析那些对对象的访问，这使得对代码的动态链接相对安全。Java程序只在运行时动态地装载必需的类，这一动态性使得支持类库的演化对程序执行的影响达到最小。相较而言，C+应用程序在类库升级后往往需要重新编译。 25 第 1 章 Java 概述 1.4 Java虚 拟 机 简 介Sun公司在Java虚拟机规范中指出，Java虚拟机是一种在真实的计算机上通过软件仿真实现的虚构机器，虚拟机代码(即字节码)存储于.class文件中，每个.class文件最多包含一个public class类的代码。Java虚拟机是Java平台的基石，是Java技术用以实现硬件无关和操作系统无关的关键，是Java字节码的运行平台，也是保障用户机器免受恶意代码损害的一个屏障。 26 第 1 章 Java 概述Java运行系统对.class文件的执行过程大致可分为以下3步：(1) 载入代码： (2) 字节码验证： (3) 字节码执行： 27 第 1 章 Java 概述 1.5 Hello World!本节将介绍第一个Java程序，即在控制台上显示“Hello World!”。该程序保存于源代码文件HelloWorld.java中，在源代码文件中存在一个名称为HelloWorld的类。 28 第 1 章 Java 概述例 1-1 HelloWorld.java：第一个Java程序HelloWorld。 29 第 1 章 Java 概述 1.6 Java的 安 装 、 配 置 与 常 用 开 发 环 境 1. JDK的 安 装 与 配 置Java SE开发工具集(JDK)是进行Java应用程序开发的核心工具，包含了完整的Java SE平台的实现。目前JDK主要由Oracle公司发布和维护，可以从网页http:/ technetwork/java/javase/downloads/index.html下载到最新版本的JDK。本书中的所有例子均在Java SE 7下编译和运行通过。 30 第 1 章 Java 概述图1-3 新建JAVA_HOME环境变量 31 第 1 章 Java 概述 图1-4 PATH环境变量的设置 32 第 1 章 Java 概述图1-5 JDK开发环境的测试 33 第 1 章 Java 概述图1-6 HelloWorld.java的编译和运行结果 34 第 1 章 Java 概述2. Java集 成 开 发 环 境Java程序开发的核心工具无疑是JDK，然而JDK并没有针对提高代码编写和调试的效率给出解决方案，需要有其他源代码编辑软件与JDK配合使用。 35 第 1 章 Java 概述3. Java开 发 文 档Java开发文档是学习Java语言、开发Java应用程序最直接、最权威和最有效的参考资料。每个版本的Java SE都有相应的Java开发文档，其核心内容是详细说明当前版本的Java API，包括全部的包、包中类的层次、类的完整定义(成员变量、构造方法、成员方法等)。Java API为程序员提供了大量可重用的类，如何理解和正确使用这些类是Java应用程序开发的关键。 36 第 1 章 Java 概述 图1-7 Java API文档