Java實用程序設(shè)計（西電版）第1章Java概述

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1、1 第 1 章 Java 概述第 1 章 Java概 述1.1 Java的發(fā)展歷史與地位1.2 Java的技術(shù)體系1.3 Java的特征1.4 Java虛擬機(jī)簡介1.5 Hello World!1.6 Java的安裝、 配置與常用開發(fā)環(huán)境 2 第 1 章 Java 概述 1.1 Java的 發(fā) 展 歷 史 與 地 位 1. Java的 誕 生 過 程從1972到1991年的20年間，計算機(jī)硬件的性能有了很大的提升，同時價格穩(wěn)步下降，對復(fù)雜軟件的需求呈現(xiàn)指數(shù)級增長。為了滿足這一需求，人們發(fā)明了越來越多的軟件開發(fā)技術(shù)。 3 第 1 章 Java 概述2. Java的 版 本 歷 史 1996年1月

2、9日，Sun公司成立了JavaSoft小組，負(fù)責(zé)Java相關(guān)技術(shù)的開發(fā)。1996年1月23日，Sun發(fā)布了第一個Java開發(fā)工具包JDK 1.0。自此以后Java語言經(jīng)歷了多次更改和標(biāo)準(zhǔn)庫增補。 4 第 1 章 Java 概述 1.2 Java的 技 術(shù) 體 系Java技術(shù)既是一種語言也是一種平臺。Java編程語言(Java Language)是一種通用、并發(fā)、強(qiáng)類型、基于類的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言。Java語言規(guī)范(Java Language Specification)是對Java編程語言的技術(shù)定義，包括Java編程語言的語法和語義。與C/C+相比，Java語言的特殊之處在于，程序的運行既要

3、通過編譯，又要通過解釋，如圖1-1所示。 5 第 1 章 Java 概述圖1-1 Java程序的編譯和執(zhí)行過程 6 第 1 章 Java 概述目前，Java平臺的技術(shù)體系主要分為以下3個分支：(1) Java平臺標(biāo)準(zhǔn)版(Java SE)；(2) Java平臺企業(yè)版(Java EE)；(3) Java平臺微縮版(Java ME)。 7 第 1 章 Java 概述1. Java平 臺 標(biāo) 準(zhǔn) 版 (Java SE)Java SE平臺提供了開發(fā)和部署PC級和服務(wù)器級Java應(yīng)用程序的開發(fā)工具、運行環(huán)境(虛擬機(jī))與核心API。圖1-2中給出了Java SE平臺中包括Java語言在內(nèi)的組成部分。 8 第

4、 1 章 Java 概述 圖1-2 Java SE概念圖 9 第 1 章 Java 概述1) Java虛擬機(jī)(Java Virtual Machine)2) 基本庫(Lang and util Base Libraries，Other Base Libraries)3) 集成庫(Integration Libraries)4) 用戶接口工具集(User Interface Toolkits)5) Java部署技術(shù)(Deployment)6) Java開發(fā)工具(Tools & Tools APIs)7) Java語言(Java Language) 10 第 1 章 Java 概述2. Java平

5、 臺 企 業(yè) 版 (Java EE)Java EE早期又稱J2EE，是一種利用Java 2平臺來簡化企業(yè)解決方案中開發(fā)、部署和管理相關(guān)復(fù)雜問題的體系結(jié)構(gòu)。 11 第 1 章 Java 概述典型的分布式Java EE應(yīng)用程序可分為如下四層：(1) 運行在客戶端機(jī)器上的客戶層組件；(2) 運行在Java EE服務(wù)器中的Web層組件；(3) 運行在Java EE服務(wù)器中的業(yè)務(wù)邏輯層組件；(4) 運行在EIS服務(wù)器中的企業(yè)信息系統(tǒng)層軟件。 12 第 1 章 Java 概述Java EE的核心技術(shù)隨著Java EE版本的演化而演化，在Java EE 7.0版本中包含的核心技術(shù)主要包括以下幾個。(1) J

6、ava事務(wù)(JTA/JTS)。 (2) Java Servlet API。 (3) Java服務(wù)器頁面(JSP)。 (4) 企業(yè)級Java Bean(EJB)。 (5) Java消息服務(wù)(Java Message Service，JMS)。 (6) Java XML。 (7) Java管理擴(kuò)展(JMX)。 (8) 安全服務(wù)。 13 第 1 章 Java 概述3. Java平 臺 微 縮 版 (Java ME)Java ME為運行于嵌入式設(shè)備和移動設(shè)備上的應(yīng)用程序提供了一種健壯、靈活的運行時環(huán)境。這些設(shè)備包括微控制器、傳感器、手機(jī)、個人數(shù)字助理(PDA)、電視機(jī)頂盒、打印機(jī)等。作為一系列技術(shù)和規(guī)

7、范的集合，Java ME包含了靈活的用戶接口、可靠的安全性、內(nèi)建的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并支持在線應(yīng)用程序和離線動態(tài)下載的應(yīng)用程序?；贘ava ME的應(yīng)用可以兼容多種設(shè)備并充分使用每種設(shè)備的本地能力。 14 第 1 章 Java 概述 1.3 Java的 特 征 1. 簡 單Java的語法和語義都比較單純，一些基本的語言特征繼承自C語言和C+語言，因而更容易學(xué)習(xí)和使用。 15 第 1 章 Java 概述2. 面 向 對 象Java是一種面向?qū)ο笳Z言。這意味著程序開發(fā)主要關(guān)注“數(shù)據(jù)”以及操作數(shù)據(jù)的“方法”，而不是直接考慮程序執(zhí)行過程。與C+等源自面向過程語言不同，Java從誕生伊始就是面向?qū)ο蟮摹?16

8、第 1 章 Java 概述3. 分 布 式分布式計算通常涉及網(wǎng)絡(luò)上共同工作的多臺計算機(jī)。Java對分布式的支持分為兩個層面：一是數(shù)據(jù)分布式，即通過包中的類，Java支持多個層面的網(wǎng)絡(luò)連接，例如URL類支持Java應(yīng)用程序打開并訪問互聯(lián)網(wǎng)上的遠(yuǎn)程對象，且這種對網(wǎng)絡(luò)資源的訪問與對本地文件的訪問完全類似；二是操作分布式，即Java程序本身可以被傳輸，并在互聯(lián)網(wǎng)的客戶機(jī)上運行。 17 第 1 章 Java 概述4. 解 釋 型Java編譯器生成字節(jié)碼而非本地機(jī)器碼，故為了運行Java程序，必須使用Java解釋器，Java解釋器負(fù)責(zé)將字節(jié)碼翻譯為目標(biāo)機(jī)器的機(jī)器碼，Java解釋器通常是Java虛擬機(jī)的一部

9、分。字節(jié)碼具有跨平臺特性，可以在任何平臺的Java虛擬機(jī)上解釋執(zhí)行。然而與傳統(tǒng)腳本語言的直接解釋執(zhí)行不同，Java的解釋執(zhí)行不是以源代碼作為輸入，而是以編譯生成的字節(jié)碼作為輸入，因而也可以將整個執(zhí)行過程看做是“半編譯，半解釋”，這種方式綜合考慮了編譯執(zhí)行的效率優(yōu)勢和解釋執(zhí)行的靈活性。 18 第 1 章 Java 概述5. 健 壯 性健壯性意味著可靠，而可靠通常是相對的。由于我們要求Java字節(jié)碼能夠在多樣的系統(tǒng)環(huán)境下可靠地運行，因而就對Java語言的健壯性提出了更高的要求。 19 第 1 章 Java 概述6. 安 全安全性是現(xiàn)代程序設(shè)計語言需要考慮的重要問題。特別是在分布式應(yīng)用環(huán)境下，如果不

10、考慮安全性，會影響到用戶在自己的計算機(jī)上使用互聯(lián)網(wǎng)Java應(yīng)用程序的意愿。Java內(nèi)建的安全機(jī)制分為以下兩部分。(1) Java內(nèi)存分配模型。 (2) Java安全控制模型。 20 第 1 章 Java 概述7. 體 系 結(jié) 構(gòu) 中 立“體系結(jié)構(gòu)中立”又稱為“平臺無關(guān)”，指編譯器生成的字節(jié)碼具有其自身的規(guī)范，與具體的計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無關(guān)。 21 第 1 章 Java 概述8. 可 移 植 性由于Java的解釋執(zhí)行特性和體系結(jié)構(gòu)中立特性，Java程序具有可移植性，可以運行于不同的平臺上而不需要重新編譯。在Java語言中，一方面，沒有任何與平臺相關(guān)的特性。另一方面，Java環(huán)境本身也可以移植到新的硬

11、件和操作系統(tǒng)平臺，例如，Java編譯器本身可以由Java語言實現(xiàn)。 22 第 1 章 Java 概述9. 高 性 能實際上，多數(shù)語言的平臺無關(guān)性都是以犧牲性能為代價的，例如Tcl、Perl等。Java是解釋執(zhí)行的，即字節(jié)碼由解釋器執(zhí)行而不是直接由系統(tǒng)執(zhí)行，因而Java不會比編譯型語言(C/C+)更快。 23 第 1 章 Java 概述10. 多 線 程所謂多線程，指的是程序同時執(zhí)行多項任務(wù)的能力，例如程序在下載視頻文件的同時播放該文件。 24 第 1 章 Java 概述11. 動 態(tài) 特 性Java的設(shè)計目標(biāo)之一是能夠適應(yīng)執(zhí)行環(huán)境的演化，而程序的執(zhí)行環(huán)境主要依賴于支持程序執(zhí)行的類。Java程序

12、攜帶了大量運行時的類型信息，使用這些信息，可以在運行時驗證和解析那些對對象的訪問，這使得對代碼的動態(tài)鏈接相對安全。Java程序只在運行時動態(tài)地裝載必需的類，這一動態(tài)性使得支持類庫的演化對程序執(zhí)行的影響達(dá)到最小。相較而言，C+應(yīng)用程序在類庫升級后往往需要重新編譯。 25 第 1 章 Java 概述 1.4 Java虛 擬 機(jī) 簡 介Sun公司在Java虛擬機(jī)規(guī)范中指出，Java虛擬機(jī)是一種在真實的計算機(jī)上通過軟件仿真實現(xiàn)的虛構(gòu)機(jī)器，虛擬機(jī)代碼(即字節(jié)碼)存儲于.class文件中，每個.class文件最多包含一個public class類的代碼。Java虛擬機(jī)是Java平臺的基石，是Java技術(shù)用

13、以實現(xiàn)硬件無關(guān)和操作系統(tǒng)無關(guān)的關(guān)鍵，是Java字節(jié)碼的運行平臺，也是保障用戶機(jī)器免受惡意代碼損害的一個屏障。 26 第 1 章 Java 概述Java運行系統(tǒng)對.class文件的執(zhí)行過程大致可分為以下3步：(1) 載入代碼： (2) 字節(jié)碼驗證： (3) 字節(jié)碼執(zhí)行： 27 第 1 章 Java 概述 1.5 Hello World!本節(jié)將介紹第一個Java程序，即在控制臺上顯示“Hello World!”。該程序保存于源代碼文件HelloWorld.java中，在源代碼文件中存在一個名稱為HelloWorld的類。 28 第 1 章 Java 概述例 1-1 HelloWorld.java：

14、第一個Java程序HelloWorld。 29 第 1 章 Java 概述 1.6 Java的 安 裝 、 配 置 與 常 用 開 發(fā) 環(huán) 境 1. JDK的 安 裝 與 配 置Java SE開發(fā)工具集(JDK)是進(jìn)行Java應(yīng)用程序開發(fā)的核心工具，包含了完整的Java SE平臺的實現(xiàn)。目前JDK主要由Oracle公司發(fā)布和維護(hù)，可以從網(wǎng)頁http:/ technetwork/java/javase/downloads/index.html下載到最新版本的JDK。本書中的所有例子均在Java SE 7下編譯和運行通過。 30 第 1 章 Java 概述圖1-3 新建JAVA_HOME環(huán)境變量

15、31 第 1 章 Java 概述 圖1-4 PATH環(huán)境變量的設(shè)置 32 第 1 章 Java 概述圖1-5 JDK開發(fā)環(huán)境的測試 33 第 1 章 Java 概述圖1-6 HelloWorld.java的編譯和運行結(jié)果 34 第 1 章 Java 概述2. Java集 成 開 發(fā) 環(huán) 境Java程序開發(fā)的核心工具無疑是JDK，然而JDK并沒有針對提高代碼編寫和調(diào)試的效率給出解決方案，需要有其他源代碼編輯軟件與JDK配合使用。 35 第 1 章 Java 概述3. Java開 發(fā) 文 檔Java開發(fā)文檔是學(xué)習(xí)Java語言、開發(fā)Java應(yīng)用程序最直接、最權(quán)威和最有效的參考資料。每個版本的Java SE都有相應(yīng)的Java開發(fā)文檔，其核心內(nèi)容是詳細(xì)說明當(dāng)前版本的Java API，包括全部的包、包中類的層次、類的完整定義(成員變量、構(gòu)造方法、成員方法等)。Java API為程序員提供了大量可重用的類，如何理解和正確使用這些類是Java應(yīng)用程序開發(fā)的關(guān)鍵。 36 第 1 章 Java 概述 圖1-7 Java API文檔