JAVA_chap01

目标：  

       1. Java背景知识介绍；

       2. Java开发环境设置；

       3. 编写、编译、运行Java程序的过程；

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JDK主要包括内容：

a. Java虚拟机：负责解析和执行Java程序。Java虚拟机可运行在各种平台上；

b. JDK类库：　提供最基础的Java类及各种实用类。java.lang,java.io, java.util, javax.swing和java.sql包中的类都位于JDK类库中。

c. 开发工具：  这些开发工具都是可执行程序，主要包括：

                 javac.exe         编译工具；

　　　　　 java.exe          运行工具；

                 javadoc.exe       生成JavaDoc文档的工具

                 jar.exe           打包工具等。

1. 设置Java开发环境；

JAVA_HOME:

    1)作用：简化其它变量设置过程中的内容输入。在变量设置过程中有可能要多次使用到JDK的安装路径，如何简化多次输入过程? 可先行将JDK的安装路径定义为一变量，以后凡使用到JDK安装路径的地方均使用该变量进行替换。当有多个版本的jdk存在时,只需要制定java_home指向不同的jdk版本.使用时引入不同的java_home就可以改变jdk版本.不需要更改path内容.                           

path:       

   1) 作用：指定执行外部命令时找寻对应可执行文件的路径范围；

   2) 设置：

i. windows     [开始]->[控制面板]->[系统]->[高级]->[环境变量]->[新建环境变量]命令，就可以创建环境变量path          ：path %JAVA_HOME%\bin;%path%           重启命令行窗口，变量即生效。window系统对path命令的大小写不敏感。

classpath:

   1) 作用：代表Java类的根路径。java命令会从classpath中寻找所需的Java类， Java编译器编译Java类时，也会从classpath中寻找所需的Java类。classpath的默认值为当前路径。

   2) 设置：

i. windows     [开始]->[控制面板]->[系统]->[高级]->[环境变量]->[新建环境变量]命令，就可以创建环境变量classpath： classpath .;%classpath%重启命令行窗口，变量即生效。window系统对classpath命令的大小写不敏感。

2. 理解Java语言特征；

a. 编程语言：语言本质即规则: 字符集、词法规则、句法规则(条件语句、循环语句等);桌面应用程序拥有图形化用户接口的软件；服务器应用程序：通过浏览器访问运行；

b. 开发环境：开发程序，不管是桌面应用还是服务器应用，均需要JDK的支持。

c. 应用环境：运行时需要JDK的支持。

d. 部署环境：服务器应用程序需部署运行在服务器应用程序上，服务器本身也是一个Java程序用Java语言编写的服务器应用程序部署运行时也需要Java语言的支持；

java有哪些优点呢？

a. 提供一个解释环境

1) 加速开发: Java当初目的是开发适用于智能化电子消费设备上的软件，它是基于C++语言，但做了简化，能加速软件的开发过程；

2) 一次编译到处运行: 跨平台；

3) 多线程：多线程编程的简单性是Java成为流行的服务器端开发语言的主要原因之一

4) 支持动态更新: 软件代码文件的替换即更新

b. 提供一个比较容易的方式编程

1) 更健壮：没有指针、没有内存管理；

2) 纯粹的面向对象的编程：在Java中认为一切均是对象，对象有属性以及改变属性值的方法。通过Java编程围绕着构建对象的模板、实例化对象、调用对象的方法和属性等来进行。

封装，继承，多态

c. 那么如何实现上面这些呢？

虚拟机JVM提供一个解释环境，让java代码可以运行。一次编译多处运行

垃圾回收机制让程序员无需在代码中进行内存管理。JVM进行内存管理

代码安全校验保证java代码的安全性。java代码的安全性

4. 理解Java虚拟机的特征；

Jvm是什么？简称java 虚拟机（javavirtual machine），是用软件来模拟一个虚拟的环境。我们用java编写的源程序经过编译以后生成字节码文件，Jvm 提供了一个解释运行 java字节码文件的环境，只要在不同操作系统上安装了jvm后，就能对同一个java程序进行解释运行，这就java的跨平台，一次编译，到处运行。

5. 描述垃圾收集的概念；

什么叫垃圾回收：

1) 垃圾：无用对象所占据的内存空间；

垃圾回收：将无用对象所占据内存空间进行回收的过程；

 

为什么要垃圾回收？

1) 对象创建，需要占用内存空间，在一个程序运行过程中要创建无数个对象，如果对象永久占用内存，那么内存很快会消费光，倒致后续对象无法创建或者出现内存不足的错误。因此必须采取一定措施及时回收那些无用对象的内存，这样保证内存可以被重复利用。

 

C++等程序由程序员显示进行内存释放，这样有可能：

1) 忘记内存释放，导致无端的内存占用；

2) 释放核心类库占用内存，倒致系统崩溃；

Java中垃圾回收处理：

1) 由虚拟机通过一个系统级的垃圾回收器线程自动完成，不会忘记也不会释放错，系统更加稳定；

Java中垃圾回收处理特点：CPU是否空闲，内存是否紧张

1) 由虚拟机通过垃圾回收器线程自动完成；

2) 只有当对象不再被使用，它的内存才有可能被回收；如果虚拟机认为系统不需要额外的内存，即便对象不再使用，内存也不会回收；

3) 程序无法显示迫使垃圾回收器立即执行垃圾回收，可以通过java.lang.System.gc()/java.lang.Runtime.gc()建议虚拟机回收对象；

4) 垃圾回收器线程在释放无用对象占用内存之前会先行调用该对象的finalize()方法。该方法是否被调用以及被调用的时间极其不可靠。不建议重写。

6. 阐述Java平台代码安全实现策略；

Java虚拟机为Java程序提供运行时环境，其中一项重要的任务就是管理类，管理类的加载、连接和初始化；

1) 加载：查找并加载类的二进制文件(class文件),将其置于内存的方法区中，然后在堆区中创建一个java.lang.Class对象，用来封装类在方法区内的数据结构。

Java虚拟机可以从多种来源加载类的二进制数据，包括：

a. 从本地文件系统中加载.class文件，最常见；

b. 通过网络下载.class文件；

c. 从zip,jar或其他类型的归档文件中提取.class文件；

d. 从一个专有数据库中提取.class文件；

f. 把一个java源文件动态编译为.class文件；

 

2) 连接：

a. 验证：确保被加载类的正确性(有正确的内部结构，并且与其他类协调一致)；为什么要验证：

Java虚拟机不知道某个特定的.class文件到底是由正常的Java编译器生成的，还是黑客特制的。类的验证能提高程序的健壮性，确保程序被安全地执行。

类验证内容：

          . 代码和jvm规范一致

          . 代码不能破坏系统的完整性

          . 没有堆栈的上溢和下溢

          . 参数类型是正确的

          . 类型转换的正确的        

b. 准备：为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值；

c. 解析：把类中的符号引用转换为直接引用(一个指向所调用方法在方法区内的内存位置的指针)；

3) 初始化：给类的静态变量赋予正确的初始值；

即时编译器（JIT compiler，just-in-time compiler）是一个把Java的字节码（包括需要被解释的指令的程序）转换成可以直接发送给处理器的指令的程序。

7. 定义类、包、applets和应用程序；

1) Java的工作方式：

                 源代码: 编写Java源代码文件。Java

                   |

                 编译器: 用编译器编译源代码。编译器会检查错误，如果有错就要改正才能产生正确的输出。Class

                   |

                 输出: 编译器会产生字节码。任何支持Java的装置都能够把它转译成可执行的内容。编译后的字节码与平台无关。

                   |

               Java虚拟机: 可以读取与执行字节码。加载指定类，开始执行它的main方法，然后一直运行到main的所有程序代码结束为止。

2) Java的程序结构：

a. 源文件：

         包含Java代码(按java语法规则编写的内容)的文件;

 

特征：

      i. 以java作为后缀；

      ii. 可以包含多个类/接口；

      iii.名称与类名(只包含一个类/接口)或public修饰的类/接口(包含多个类/接口)同名;

结构：

      i.  包的声明语句(可有可无，如有只能有一行，且位于最前面);

      ii. import语句(可有可无, 可有多行，紧跟着包的声明语句);

      iii.类的声明语句();

b. 类：

      Java代码组织的单位, Java代码都是以一个个类形式组织的。用Java语言编写程序其实就是编写一个个类；一个类里的语句内容用大括号括起来，一个类里带有零至多个方法。

结构：

     i.  类的声明语句，例：public classHelloWorld

     ii. 类的内容语句，用大括号括起来：

                       (1) 属性；

                       (2) 方法：                      

c. 方法：

      类似于其它语言里的函数或过程。方法里带有零至多行语句。

结构：

     i.  方法的声明语句，例： publicstatic void main(String[] args)

      ii. 方法体，用大括号括起来：

                       (1) 属性；

                       (2) Java语句;  

d. Main方法：

Java虚拟机执行Java程序时，首先执行调用的方法。main方法又叫程序的入口方法或起点方法。不管你的程序有多大，不管你的程序有多少个类，一定都会有一个main()方法来作为程序的起点。

3) 剖析类：    

                public class FirstJavaProgram{

                    public static voidmain(String[] args) {

                       System.out.println("Hello Java, I am your fans!");

                    }

                }

       public:                                  公开给其它类存取；

                 class:                                     类声明的关键字；

                   FirstJavaProgram:             类的名称；

                   void:                                   方法的返回值；

                   main:                                    方法的名称；

                   String[]:                      数组类型；

                   args:                            参数名称；

                   System.out.println:           打印到标准输出上(默认为命令行)

                   "HelloJava, I am your fans!":  要输出的字符串内容；

                   ;                                    每一行语句必须用分号结尾；

注意事项:

    1.允许构建的类中不存在public修饰的class,如果没有public修饰的类,此时在其中构建main方法.也能作为程序入口；public修饰的类必须和当前文件名称一致(大小写必须一致)   helloworld.java     public classHelloWorld 报错.

    2.一个java文件中只允许有一个public修饰的类,并且该类的名称必须和当前文件名称一直.类的名称与文件必须大小写一致.允许类名称小写,只要和文件名称一致.允许有多个普通类

    3.publicstatic void main(String args[]){} 程序的入口所有的方法的构建 public去掉编译通过,运行时发现找不到main方法.程序不能运行.

static去掉编译通过,运行时发现找不到main方法.程序不能运行.

void去掉编译不通过,报方法缺少返回类型；

public和static位于可以置换,因为都是修饰符.其他内容的位置都不能置换,必须满足方法构建的顺序

修饰符 ＋ 返回类型 ＋ 方法名(参数类型 参数名称…){}

main名称不一致, 编译通过,运行时发现找不到main方法,程序不能运行；

main可以和后面()存在空格,jvm仍然理解成main方法

String类型发生改变,编译通过,运行时发现找不到main方法,程序不能运行；

String类型大小写敏感.不能随意更改,编译不通过.

args名称可以发生改变,jvm仍然理解成main方法；[]位置可以发生改变,可以位于String后面或者args后面,但是不能不写；如果不写,编译通过.jvm找不到main方法；main方法在一个类中只能出现一次

    4.packageimport public class 的顺序；package最先并且只能有一个,但是可以不位于第一行；import必须紧跟package,可以有多个；java.lang包是默认导入的jar包,换言之这个包下面的所有类默认被导入.public class必须位于package以及import之后,但是和其他class没有顺序

    javac:将.java文件生产.class文件.如果.java中包含package

    -d .选项可以将.java文件中制定的package内容生成对目录.

e.g HelloWorld.java—>packagecom.briup.chap01;

    -d . 可以在当前目录下生成com目录,com目录中在生成briup目录;briup目录中再生成chap01目录.此时chap01目录中包含生成好的；.class文件如果-d bin选项,不在当前目录下生成对应的package制定目录.而是在bin目录下生成对应的package制定目录

    src目录存放.java文件

    bin目录存放.class文件

          8. 编码、编译以及运用Java应用程序；

         课后练习：问题：

                  1. (Level 1) Whichenvironment variables need to be set?

                     JAVA_HOME

                     PATH

                     CLASSPATH

                  2. (Level 1) What are theadvantages of Java Language? 

                        提供了一个解释环境：

                             加速开发

                            只写一次，到处运行

                            多线程

                            动态更新

                        提供了一个更容易开发的方式

                             更健壮

                            完全面向对象

 

 WhyJava have then?

   Java运行在虚拟机上，由虚拟机读取字节代码运行程序。不同操作系统均有对应的虚拟机；所以能够跨平台。虚拟机在读取字节代码的时侯首先进行代码安全检测，所以更安全。虚拟机通过垃圾回收进制能自动完成内存回收, 避免程序员手动对内存进行的复杂操作，所以加速了开发。