【正文】 第 1 章 Java導(dǎo)論 2022年 4月 14日 8時 52分 Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教程 2 主要內(nèi)容 ? Java語言的特點 ? 簡單的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言 ? 健壯安全的分布式語言 ? 結(jié)構(gòu)中立、可移植性強的解釋型語言 ? 高效能 ? 支持多線程的動態(tài)語言 ? Java與幾種常用語言的比較 ? Java執(zhí)行環(huán)境 ? JVM機制 ——Java平臺的基礎(chǔ) ? 自動垃圾收集 ? 保護域機制與沙箱模型 ? 類加載器 ——啟動引擎的點火器 ? JDK的組成與安裝設(shè)置 ? Java平臺的組成結(jié)構(gòu) ? SET PATH和 SET CLASSPATH的作用 ? Java開發(fā)平臺簡介 ? 典型例子及常見問題 ? 編譯器、解釋器、小程序觀察器和反編譯器 ? 簡單的“ Hello World!”例子 ? 應(yīng)用程序的主方法 ? 小程序的運行 Java語言的特點 2022年 4月 14日 8時 52分 Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教程 4 Java的由來 ? 1991年初， Sun Microsystems公司設(shè)立一項較大規(guī)模“消費者電子產(chǎn)品先進軟件發(fā)展項目”，該項目是為了發(fā)展小型、可靠、可移植、分布式、實時的嵌入式系統(tǒng)。 ? 項目小組開發(fā)了一種與平臺無關(guān)的新語言，命名為“ Oak”。 其靈感來源于項目主持人 James Gosling辦公室外的一棵橡樹（ Oak）， 它就是 Java語言的前身。 ? 但因 Oak名稱與其它產(chǎn)品雷同，最后將開發(fā)的新語言取名為“ Java”。 據(jù)說是項目小組成員經(jīng)常在公司附近一家咖啡廳喝咖啡，因此把咖啡原產(chǎn)地 Java作為新語言的名稱。 ? 1995年， Sun Microsystems公司正式發(fā)布 Java產(chǎn)品。 2022年 4月 14日 8時 52分 Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教程 5 與 Java有關(guān)的一些圖片 Java的標(biāo)識 Java的吉祥物 Duke Java之父 James Gosling 2022年 4月 14日 8時 52分 Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教程 6 Java語言的特點 ? 在 Java語言白皮書中， Java被描述為 “ 是一種簡單、面向?qū)ο?、分布式、解釋、健壯、安全、結(jié)構(gòu)中立、可移植、高效能、多線程、動態(tài)的語言。 ? A simple, objectoriented, worksavvy, interpreted, robust, secure, architecture neutral, portable, highperformance, multithreaded, dynamic language。 —James Gosling, Henry McGilton. The Java? Language Environment， A White Paper. 2022年 4月 14日 8時 52分 Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教程 7 簡單的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言 ? “ 爪哇 ” —— Java總給人以小巧玲瓏 ? 和 C++很相近，但刪除許多極少被使用、不容易理解和令人混淆的 C++功能，主要包括運算符重載 、 多重繼承以及廣泛的自動強迫同型 。 ? 自動垃圾收集（ Automatic garbage collection） 功能，這不僅簡化了 Java程序的內(nèi)存分配與釋放工作，而且能大幅度減少程序中的漏洞。 ? Java程序非常小，對于在嵌入式的系統(tǒng)中使用是很重要的，同時也可以通過網(wǎng)絡(luò)輕易下載。 2022年 4月 14日 8時 52分 Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教程 8 健壯安全的分布式語言 ? Java擁有廣泛的能輕易處理 TCP/IP協(xié)議（如HTTP與 FTP等）的類庫，更容易創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)連接。 ? 除了運行時異常檢查外， Java提供了廣泛的編譯時異常檢查，以便盡早的發(fā)現(xiàn)可能存在的錯誤。同時，在 Java中對象的創(chuàng)建機制（只能用 new操作符）和自動垃圾收集機制大大減少了因內(nèi)存管理不當(dāng)引發(fā)的錯誤。 ? Java的驗證技術(shù)是以公鑰加密算法為基礎(chǔ)。 2022年 4月 14日 8時 52分 Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教程 9 結(jié)構(gòu)中立、可移植性強的解釋型語言 ? 為了讓 Java應(yīng)用程序能夠在網(wǎng)絡(luò)上任何地方執(zhí)行，其編譯器會產(chǎn)出一種結(jié)構(gòu)中立的字節(jié)代碼（ Bytecode）。 字節(jié)代碼可以在提供 Java運行時系統(tǒng)的多種不同處理器上面執(zhí)行。 ? Java嚴(yán)格定義了基本數(shù)據(jù)類型的大小和算術(shù)運算符的行為，因此不存在軟硬件平臺不兼容的情況。 ? Java系統(tǒng)本身具備相當(dāng)好的移植性。它的編譯器用 Java寫成，而 Java運行時程序則是參照 POSIX（ 一個可移植接口工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）規(guī)格使用 ANSI C寫成的。 2022年 4月 14日 8時 52分 Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教程 10 高效能 ? 字節(jié)代碼可以動態(tài)地為執(zhí)行應(yīng)用程序的特定 CPU解釋成機器碼。字節(jié)代碼格式在設(shè)計上即顧及機器碼的產(chǎn)生，因此實際的機器碼產(chǎn)生程序相當(dāng)簡單。 ? 解釋器運行時不需檢查運行環(huán)境，自動垃圾收集器設(shè)為優(yōu)先級最低后臺線程，以保證內(nèi)存得到更有效的應(yīng)用。 ? 對于運算量很大的程序可以采用原生代碼編寫，再經(jīng)由 Java平臺轉(zhuǎn)換。 ? JustInTime (JIT)編譯技術(shù)更是讓字節(jié)代碼的執(zhí)行速度大幅度提升。 2022年 4月 14日 8時 52分 Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教程 11 支持多線程的動態(tài)語言 ? 在 Java核心類庫中包含 Thread類，同時 Java運行時系統(tǒng)提供了線程監(jiān)視器和同步鎖定機制。多線程的其它優(yōu)點包括更好的交互式回應(yīng)能力與實時執(zhí)行行為。 ? Java是一種比 C或 C++更具動態(tài)特性的語言。它在設(shè)計上強調(diào)為進化中的運算環(huán)境提供支援。甚至可以在不中斷網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的情況下替換相關(guān)的組件。 2022年 4月 14日 8時 52分 Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教程 12 Java與幾種常用語言的比較 Java執(zhí)行環(huán)境 2022年 4月 14日 8時 52分 Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教程 14 Java執(zhí)行環(huán)境 Java源程序（ *.java）首先被編譯成字節(jié)代碼（ *.class）；這些字節(jié)代碼就是 Java虛擬機可以解釋的指令集。 經(jīng)過安全驗證后字節(jié)代碼進入虛擬機，要么經(jīng)由解釋器解釋執(zhí)行，要么由 JIT編譯器（也稱為即時代碼生成器）轉(zhuǎn)成機器代碼執(zhí)行，程序中使用到的類則根據(jù)需要動態(tài)加載到內(nèi)存中。 Java執(zhí)行環(huán)境由編譯時（ Compiletime）和運行時（ Runtime）環(huán)境兩部分組成。 2022年 4月 14日 8時 52分 Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教程 15 JRE ? JVM協(xié)同類加載器、字節(jié)代碼校驗器和 Java類庫一起，組成了整個 Java運行環(huán)境 JRE。 ? 一次編寫隨處運行 （ Write Once Run Anywhere, WORA） Java虛擬機機制 ? Java虛擬機（ Java Virtual Machine, JVM）是一個類似于真實計算機系統(tǒng)的抽象機（ Abstract Computing Machine），它擁有一組指令集，用來解釋 “.class”字節(jié)代碼；也就是說， JVM并不認(rèn)識所謂的 Java語言，而僅僅能夠讀懂 class文件中有限的指令、符號及其他一些輔助信息。 ? 它除了負(fù)責(zé)執(zhí)行指令外，還要管理數(shù)據(jù)、內(nèi)存和寄存器。 ? 這臺虛擬的機器在任何平臺上都提供給編譯程序一個的共同的接口。編譯程序只需要面向虛擬機，生成虛擬機能夠理解的代碼，然后由解釋器來將虛擬機代碼轉(zhuǎn)換為特定系統(tǒng)的機器碼執(zhí)行。 2022年 4月 14日 8時 52分 Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教程 16 2022年 4月 14日 8時 52分 Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教程 17 JVM的組成 ? 執(zhí)行引擎 負(fù)責(zé)把字節(jié)代碼導(dǎo)入虛擬機； ? 內(nèi)存管理 負(fù)責(zé)分配內(nèi)存給對象和數(shù)組，并進行垃圾收集； ? 錯誤和異常管理 負(fù)責(zé)異常的捕獲或拋出； ? 線程接口 負(fù)責(zé)對線程的支持； ? 對原生方法（ Native Method） 的支持 支持調(diào)用 C/C++等語言編寫的方法。 2022年 4月 14日 8時 52分 Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教程 18 JVM的理解：機床－數(shù)控機床－虛擬機床 數(shù)控機床 數(shù)控機床抽象 數(shù)控機床可以加工各種形狀的物體 原因在于它擁有一個可以能讀懂指令的核心系統(tǒng) Machine Virtual Machine 2022年 4月 14日 8時 52分 Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教程 19 解釋 產(chǎn)品（問題域） 編程人員是熟悉的！ 但數(shù)控系統(tǒng) (JVM)是不認(rèn)識的??！ 編程人員根據(jù)自己的想法， 在相應(yīng)的平臺上編寫出符合 產(chǎn)品形狀要求的程序 (.java) 2022年 4月 14日 8時 52分 Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教程 20 解釋 這是程序員可以理解的程序 (.java)，因其是接近自然語言的。 但對數(shù)控系統(tǒng) (JVM)來說太復(fù)雜，它是讀不懂的！ 2022年 4月 14日 8時 52分 Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教程 21 解釋 于是程序員利用相應(yīng)的平臺把它編譯成 數(shù)控系統(tǒng) (JVM)可以理解的程序 (.class) 于是數(shù)控機床 (JVM)動起來啦！ 產(chǎn)品也做出來啦！ 可是最終數(shù)控機床 (JVM) 也沒有明白它做出的產(chǎn)品是什么，只知道 走了許許多多的直線或圓弧 (JVM指令集 )！ 2022年 4月 14日 8時 52分 Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教程 22 示例 虛擬的 真實的 實現(xiàn)代碼移植的一種技術(shù)策略 （為什么要使用 Java虛擬機？ ） 2022年 4月 14日 8時 52分 Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教程 23 使用 Java虛擬機，其技術(shù)路線的本質(zhì)就是改變了編譯型語言環(huán)境把易變的應(yīng)用和相對穩(wěn)定的系統(tǒng)平臺之間直接綁定的做法，通過增加語言環(huán)境的中介接口，實現(xiàn)了易變的應(yīng)用和相對穩(wěn)定的系統(tǒng)平臺之間的松耦合。 2022年 4月 14日 8時 52分 Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教程 24 保護域機制與沙箱模型 ? 保護域（ Protection domain） 是有關(guān)系統(tǒng)安全的基本概念和重要模塊。域界定了作為主體的系統(tǒng)實體對各種對象集直接訪問的被許可程度。保護域概念提供一種在受保護單元中分組和隔離不安全因素的便利機制。 2022年 4月 14日 8時 52分 Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教程 25 類加載器 —— 啟動引擎的點火器 ? 加載 當(dāng) JVM加載類時，它尋找類或接口的二進制表示，并從這個二進制表示（通常是 Java編譯器生成的類文件）生成 Class對象。