Java

简介概述

Java是由Sun Microsystems公司于1995年5月推出的Java面向对象程序设计语言和Java平台的总称。由James Gosling和同事们共同研发，并在1995年正式推出。

Java继承了C++语言面向对象技术的核心，又舍弃了C++语言中的指针、运算符重载以及多重继承的特性，同时引入了泛型编程、类型安全的枚举等特性，使Java成为简单、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。

随着互联网的迅猛发展，Java已经成为重要的网络编程语言，被广泛应用于企业级Web应用开发和移动应用开发。

相关特点

Java语言是简单的：

Java语言的语法与C语言和C++语言很接近，使得大多数程序员很容易学习和使用。另一方面，Java丢弃了C++中很少使用的、很难理解的、令人迷惑的那些特性，如操作符重载、多继承、自动的强制类型转换。特别地，Java语言不使用指针，而是引用。并提供了自动的废料收集，使得程序员不必为内存管理而担忧。

Java语言是面向对象的：

Java语言提供类、接口和继承等面向对象的特性，为了简单起见，只支持类之间的单继承，但支持接口之间的多继承，并支持类与接口之间的实现机制（关键字为implements）。Java语言全面支持动态绑定，而C++语言只对虚函数使用动态绑定。总之，Java语言是一个纯的面向对象程序设计语言。

Java语言是分布式的：

Java语言支持Internet应用的开发，在基本的Java应用编程接口中有一个网络应用编程接口（java net），它提供了用于网络应用编程的类库，包括URL、URLConnection、Socket、ServerSocket等。Java的RMI（远程方法激活）机制也是开发分布式应用的重要手段。

Java语言是健壮的：

Java的强类型机制、异常处理、垃圾的自动收集等是Java程序健壮性的重要保证。对指针的丢弃是Java的明智选择。Java的安全检查机制使得Java更具健壮性。

Java语言是安全的：

Java通常被用在网络环境中，为此，Java提供了一个安全机制以防恶意代码的攻击。除了Java语言具有的许多安全特性以外，Java对通过网络下载的类具有一个安全防范机制（类ClassLoader），如分配不同的名字空间以防替代本地的同名类、字节代码检查，并提供安全管理机制（类SecurityManager）让Java应用设置安全哨兵。

Java语言是体系结构中立的：

Java程序（后缀为java的文件）在Java平台上被编译为体系结构中立的字节码格式（后缀为class的文件），然后可以在实现这个Java平台的任何系统中运行。这种途径适合于异构的网络环境和软件的分发。

Java语言是可移植的：

这种可移植性来源于体系结构中立性，另外，Java还严格规定了各个基本数据类型的长度。Java系统本身也具有很强的可移植性，Java编译器是用Java实现的，Java的运行环境是用ANSI C实现的。

Java语言是解释型的：

如前所述，Java程序在Java平台上被编译为字节码格式，然后可以在实现这个Java平台的任何系统中运行。在运行时，Java平台中的Java解释器对这些字节码进行解释执行，执行过程中需要的类在联接阶段被载入到运行环境中。

Java是高性能的：

与那些解释型的高级脚本语言相比，Java的确是高性能的。事实上，Java的运行速度随着JIT(Just-In-Time）编译器技术的发展越来越接近于C++。

Java语言是多线程的：

在Java语言中，线程是一种特殊的对象，它必须由Thread类或其子（孙）类来创建。通常有两种方法来创建线程：其一，使用型构为Thread(Runnable)的构造子类将一个实现了Runnable接口的对象包装成一个线程，其二，从Thread类派生出子类并重写run方法，使用该子类创建的对象即为线程。值得注意的是Thread类已经实现了Runnable接口，因此，任何一个线程均有它的run方法，而run方法中包含了线程所要运行的代码。线程的活动由一组方法来控制。Java语言支持多个线程的同时执行，并提供多线程之间的同步机制（关键字为synchronized）。

Java语言是动态的：

Java语言的设计目标之一是适应于动态变化的环境。Java程序需要的类能够动态地被载入到运行环境，也可以通过网络来载入所需要的类。这也有利于软件的升级。另外，Java中的类有一个运行时刻的表示，能进行运行时刻的类型检查。

20世纪90年代，硬件领域出现了单片式计算机系统，这种价格低廉的系统一出现就立即引起了自动控制领域人员的注意，因为使用它可以大幅度提升消费类电子产品（如电视机顶盒、面包烤箱、移动电话等）的智能化程度。Sun公司为了抢占市场先机，在1991年成立了一个称为Green的项目小组，帕特里克、詹姆斯·高斯林、麦克·舍林丹和其他几个工程师一起组成的工作小组在加利福尼亚州门洛帕克市沙丘路的一个小工作室里面研究开发新技术，专攻计算机在家电产品上的嵌入式应用。

发展历程

由于C++所具有的优势，该项目组的研究人员首先考虑采用C++来编写程序。

但对于硬件资源极其匮乏的单片式系统来说，C++程序过于复杂和庞大。

另外由于消费电子产品所采用的嵌入式处理器芯片的种类繁杂，如何让编写的程序跨平台运行也是个难题。为了解决困难，他们首先着眼于语言的开发，假设了一种结构简单、符合嵌入式应用需要的硬件平台体系结构并为其制定了相应的规范，其中就定义了这种硬件平台的二进制机器码指令系统（即后来成为“字节码”的指令系统），以待语言开发成功后，能有半导体芯片生产商开发和生产这种硬件平台。

对于新语言的设计，Sun公司研发人员并没有开发一种全新的语言，而是根据嵌入式软件的要求，对C++进行了改造，去除了留在C++的一些不太实用及影响安全的成分，并结合嵌入式系统的实时性要求，开发了一种称为Oak的面向对象语言。

由于在开发Oak语言时，尚且不存在运行字节码的硬件平台，所以为了在开发时可以对这种语言进行实验研究，他们就在已有的硬件和软件平台基础上，按照自己所指定的规范，用软件建设了一个运行平台，整个系统除了比C++更加简单之外，没有什么大的区别。

1992年的夏天，当Oak语言开发成功后，研究者们向硬件生产商进行演示了Green操作系统、Oak的程序设计语言、类库和其硬件，以说服他们使用Oak语言生产硬件芯片，但是，硬件生产商并未对此产生极大的热情。因为他们认为，在所有人对Oak语言还一无所知的情况下，就生产硬件产品的风险实在太大了，所以Oak语言也就因为缺乏硬件的支持而无法进入市场，从而被搁置了下来。

1994年6、7月间，在经历了一场历时三天的讨论之后，团队决定再一次改变了努力的目标，这次他们决定将该技术应用于万维网。他们认为随着Mosaic浏览器的到来，因特网正在向同样的高度互动的远景演变，而这一远景正是他们在有线电视网中看到的。作为原型，帕特里克·诺顿写了一个小型万维网浏览器WebRunner。

1995年，互联网的蓬勃发展给了Oak机会。业界为了使死板、单调的静态网页能够“灵活”起来，急需一种软件技术来开发一种程序，这种程序可以通过网络传播并且能够跨平台运行。于是，世界各大IT企业为此纷纷投入了大量的人力、物力和财力。

这个时候，Sun公司想起了那个被搁置起来很久的Oak，并且重新审视了那个用软件编写的试验平台，由于它是按照按照嵌入式系统硬件平台体系结构进行编写的，所以非常小，特色适用于网络上的传输系统，而Oak也是一种精简的语言，程序非常小，适合在网络上传输。

Sun公司首先推出了可以嵌入网页并且可以随同网页在网络上传输的Applet（Applet是一种将小程序嵌入到网页中进行执行的技术），并将Oak更名为Java（在申请注册商标时，发现Oak已经被人使用了，再想了一系列名字之后，最终，使用了提议者在喝一杯Java咖啡时无意提到的Java词语）。

5月23日，Sun公司在Sun world会议上正式发布Java和HotJava浏览器。IBM、Apple、DEC、Adobe、HP、Oracle、Netscape和微软等各大公司都纷纷停止了自己的相关开发项目，竞相购买了Java使用许可证，并为自己的产品开发了相应的Java平台。

1996年1月，Sun公司发布了Java的第一个开发工具包（JDK 1.0），这是Java发展历程中的重要里程碑，标志着Java成为一种独立的开发工具。9月，约8.3万个网页应用了Java技术来制作。10月，Sun公司发布了Java平台的第一个即时（JIT）编译器。

1997年2月，JDK 1.1面世，在随后的3周时间里，达到了22万次的下载量。4月2日，Java One会议召开，参会者逾一万人，创当时全球同类会议规模之纪录。9月，Java Developer Connection社区成员超过10万。

1998年12月8日，第二代Java平台的企业版J2EE发布。1999年6月，Sun公司发布了第二代Java平台（简称为Java2）的3个版本：J2ME（Java2 Micro Edition，Java2平台的微型版），应用于移动、无线及有限资源的环境；J2SE（Java 2 Standard Edition，Java 2平台的标准版），应用于桌面环境；J2EE（Java 2Enterprise Edition，Java 2平台的企业版），应用于基于Java的应用服务器。Java 2平台的发布，是Java发展过程中最重要的一个里程碑，标志着Java的应用开始普及。

1999年4月27日，HotSpot虚拟机发布。HotSpot虚拟机发布时是作为JDK 1.2的附加程序提供的，后来它成为了JDK 1.3及之后所有版本的Sun JDK的默认虚拟机。

2000年5月，JDK1.3、JDK1.4和J2SE1.3相继发布，几周后其获得了Apple公司Mac OS X的工业标准的支持。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，与J2SE1.3相比，其多了近62%的类和接口。在这些新特性当中，还提供了广泛的XML支持、安全套接字（Socket）支持（通过SSL与TLS协议）、全新的I/OAPI、正则表达式、日志与断言。2004年9月30日，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，J2SE 1.5更名为Java SE 5.0（内部版本号1.5.0），代号为“Tiger”，Tiger包含了从1996年发布1.0版本以来的最重大的更新，其中包括泛型支持、基本类型的自动装箱、改进的循环、枚举类型、格式化I/O及可变参数。

2005年6月，在Java One大会上，Sun公司发布了Java SE 6。此时，Java的各种版本已经更名，已取消其中的数字2，如J2EE更名为JavaEE，J2SE更名为JavaSE，J2ME更名为JavaME。

2006年11月13日，Java技术的发明者Sun公司宣布，将Java技术作为免费软件对外发布。Sun公司正式发布的有关Java平台标准版的第一批源代码，以及Java迷你版的可执行源代码。从2007年3月起，全世界所有的开发人员均可对Java源代码进行修改。

2009年，甲骨文公司宣布收购Sun。2010年，Java编程语言的共同创始人之一詹姆斯·高斯林从Oracle公司辞职。2011年，甲骨文公司举行了全球性的活动，以庆祝Java7的推出，随后Java7正式发布。2014年，甲骨文公司发布了Java8正式版。

2010年11月，由于甲骨文对于Java社区的不友善，因此Apache扬言将退出JCP

2011年7月28日，甲骨文发布 Java7.0 的正式版。

2014年3月18日，Oracle公司发表 Java SE 8

2017年9月21日，Oracle公司发表 Java SE 9

2018年3月21日，Oracle公司发表 Java SE 10

2018年9月25日，Java SE 11 发布

2019年3月20日，Java SE 12 发布

体系介绍

Java分为三个体系：

JavaSE（J2SE）（Java2 Platform Standard Edition，java平台标准版）

JavaEE(J2EE)(Java 2 Platform,Enterprise Edition，java平台企业版)

JavaME(J2ME)(Java 2 Platform Micro Edition，java平台微型版)。

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。

工作原理

由四方面组成：

（1）Java编程语言

（2）Java类文件格式

（3）Java虚拟机

（4）Java应用程序接口

当编辑并运行一个Java程序时，需要同时涉及到这四种方面。

使用文字编辑软件（例如记事本、写字板、UltraEdit等）或集成开发环境（Eclipse、MyEclipse等）在Java源文件中定义不同的类，通过调用类（这些类实现了Java API）中的方法来访问资源系统，把源文件编译生成一种二进制中间码，存储在class文件中，然后再通过运行与操作系统平台环境相对应的Java虚拟机来运行class文件，执行编译产生的字节码，调用class文件中实现的方法来满足程序的Java API调用。

相关注意点

编写 Java 程序时，应注意以下几点：

大小写敏感：Java 是大小写敏感的，这就意味着标识符 Hello 与 hello 是不同的。

类名：对于所有的类来说，类名的首字母应该大写。如果类名由若干单词组成，那么每个单词的首字母应该大写，例如 MyFirstJavaClass 。

方法名：所有的方法名都应该以小写字母开头。如果方法名含有若干单词，则后面的每个单词首字母大写。

源文件名：源文件名必须和类名相同。当保存文件的时候，你应该使用类名作为文件名保存（切记 Java 是大小写敏感的），文件名的后缀为 .java。（如果文件名和类名不相同则会导致编译错误）。

主方法入口：所有的 Java 程序由 public static void main(String []args) 方法开始执行。

相关应用

1、Android应用

许多的 Android应用都是Java程序员开发者开发。虽然 Android运用了不同的JVM以及不同的封装方式，但是代码还是用Java语言所编写。相当一部分的手机中都支持JAVA游戏，这就使很多非编程人员都认识了JAVA。

2、在金融业应用的服务器程序

Java在金融服务业的应用非常广泛，很多第三方交易系统、银行、金融机构都选择用Java开发，因为相对而言，Java较安全。大型跨国投资银行用Java来编写前台和后台的电子交易系统，结算和确认系统，数据处理项目以及其他项目。大多数情况下，Java被用在服务器端开发，但多数没有任何前端，它们通常是从一个服务器（上一级）接收数据，处理后发向另一个处理系统（下一级处理）。

3、网站

Java 在电子商务领域以及网站开发领域占据了一定的席位。开发人员可以运用许多不同的框架来创建web项目，SpringMVC，Struts2.0以及frameworks。即使是简单的 servlet，jsp和以struts为基础的网站在政府项目中也经常被用到。例如医疗救护、保险、教育、国防以及其他的不同部门网站都是以Java为基础来开发的。

4、嵌入式领域

Java在嵌入式领域发展空间很大。在这个平台上，只需130KB就能够使用Java技术（在智能卡或者传感器上）。

5、大数据技术

Hadoop以及其他大数据处理技术很多都是用Java，例如Apache的基于Java的HBase和Accumulo以及 ElasticSearchas。

6、高频交易的空间

Java平台提高了这个平台的特性和即使编译，他同时也能够像 C++一样传递数据。正是由于这个原因，Java成为的程序员编写交易平台的语言，因为虽然性能不比C++，但开发人员可以避开安全性，可移植性和可维护性等问题。

7、科学应用

Java在科学应用中是很好选择，包括自然语言处理。最主要的原因是因为Java比C++或者其他语言相对其安全性、便携性、可维护性以及其他高级语言的并发性更好。