JAVA基础简介概述

一、发展历史

    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)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。

二、编译开发

2.1、编程环境

    JDK(Java Development Kit)称为Java开发包或Java开发工具,是一个编写Java的Applet小程序和应用程序的程序开发环境。JDK是整个Java的核心,包括了Java运行环境(Java Runtime Environment),一些Java工具和Java的核心类库(Java API)。不论什么Java应用服务器实质都是内置了某个版本的JDK。主流的JDK是Sun公司发布的JDK,除了Sun之外,还有很多公司和组织都开发了自己的JDK,例如,IBM公司开发的JDK,BEA公司的Jrocket,还有GNU组织开发的JDK。

另外,可以把Java API类库中的Java SE API子集和Java虚拟机这两部分统称为JRE(JAVA Runtime Environment)JRE是支持Java程序运行的标准环境。

JRE是个运行环境,JDK是个开发环境。因此写Java程序的时候需要JDK,而运行Java程序的时候就需要JRE。而JDK里面已经包含了JRE,因此只要安装了JDK,就可以编辑Java程序,也可以正常运行Java程序。但由于JDK包含了许多与运行无关的内容,占用的空间较大,因此运行普通的Java程序无须安装JDK,而只需要安装JRE即可

2.2、编程工具

Eclipse:一个开放源代码的、基于Java的可扩展开发平台。

NetBeans:开放源码的Java集成开发环境,适用于各种客户机和Web应用。

IntelliJ IDEA:在代码自动提示、代码分析等方面的具有很好的功能。

MyEclipse:由Genuitec公司开发的一款商业化软件,是应用比较广泛的Java应用程序集成开发环境。

EditPlus:如果正确配置Java的编译器Javac”以及解释器“Java”后,可直接使用EditPlus编译执行Java程序

三、语言特点

1、简单性

JAVA语言的底层是用C++写的,但是Java又将C++语言中一些特征去掉了,比如:不支持多继承、屏蔽掉指针,不支持 go to 语句,不使用主文件,免去了预处理程序。

拿指针举例,对于C++来说程序员是可以通过指针直接操作内存的,在Java语言中真正操作内存的是Java虚拟机(JVM)。所有的Java程序都是运行在Java虚拟机当中的,而Java虚拟机在执行过程中再去操作内存。当然,我们也得出结论,Java虚拟机是通过C++实现的。

Java语言屏蔽了指针的概念,程序员不能直接操作内存,这种方式既有优点也有缺点:

    优点:不容易导致内存泄漏,程序员在开发过程中不需要每次都要想着释放内存,变简单了;

    缺点:效率问题。

2、完全面向对象

Java语言是一个面向对象的语言。对程序员来说。更容易理解,因为人类通常是以对象的方式认知世界的。采用面向对象的方式可以让复杂问题简单化。

3、分布性

Java设计成支持在网络上应用,它是分布式语言。Java既支持各种层次的网络连接,又以Socket类支持可靠的流网络连接,所以用户可以产生分布式的客户机和服务器。

4、编译和解释性

Java编译程序生成字节码(byte-code),而不是通常的机器码。Java字节码提供对体系结构中性的目标文件格式,代码设计成可有效地传送程序到多个平台。Java程序可以在任何实现了Java解释程序和运行系统(run-time system)的系统上运行。

5、稳健性

Java的健壮性说的主要是Java中有一种机制;自动垃圾回收机制(GC机制),由于屏蔽了指针,不容易导致内存泄漏,Java虚拟机负责调度GC机制,不需要程序员干涉。

6、安全性

Java的存储分配模型是防御恶意代码的主要方式之一。Java没有指针,所以程序员不能得到隐藏起来的内幕和伪造指针去指向存储器。编译的Java代码中的存储引用在运行时由Java解释程序决定实际存储地址。

7、可移植性/跨平台

Java在安装完开发环境后,会自带一个Java虚拟机,它是用C++语言实现的虚拟的计算机,它提供了一个字节码到底层硬件平台和操作系统的屏障,直接屏蔽掉了操作系统之间的差异,Java虚拟机这种机制实现了跨平台,针对不同的操作系统具有不同的版本。

我们在编写完Java程序经过编译后生成的字节码文件是与平台(操作系统)无关的,是一种被Java虚拟机识别的字节码指令,这样,就可以做到,编写一次,到处运行

8、高性能

Java是一种先编译后解释的语言,所以它不如全编译语言快。但是有些情况下性能是很要紧的,为了支持这些情况,Java设计者制订了 “及时” 编译程序,它能在运行时把Java字解码翻译成特定CPU(中央处理器)的机器代码,也就是实现全编译。

Java字节码格式设计时考虑到这些 “及时” 编译程序的需要,所以生成机器代码的过程相当简单,能产生相当好的代码

9、多线程性

Java是多线程语言,完美支持多线程并发。

10、动态性

Java语言设计成适应于变化的环境,它是一个动态的语言。例如,Java中的类是根据需要载入的,甚至有些是通过网络获取的。

四、工作原理

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。

五、编程前景/应用场景

5.1、编程场景

    JAVA 社会需求量大, 根据 IDC 的统计数字, 在所有软件开发类人才的需求中,对 JAVA 工程师的需求达倒全部需求量的60%~70%。

    同时,JAVA 工程师的薪水相对较高。通常来说,具有 3~5 年开发经验 的工程师,拥有年薪 10万元是很正常的一个薪酬水平。80%学员毕业后年薪都超 过了 5 万元。Java 平台以其移动性、安全性和开放性受倒追捧。

    Java 软件工程师 一般月薪范围在 4000-10000 元, 远远超过了应届毕业生月薪 2500 元的平均水平。 通常来说,有一年工作经验的 Java 高级软件工程师的薪酬大致在年薪 10—13 万左右。

5.2、应用场景

1、用于Web编程

    大多数企业都喜欢使用Spring MVC构建Web应用程序的后端,使用Angular或React.js前端框架来构建应用程序的前端。这意味着,Java程序员虽然不需要完全掌握JavaScript前端框架的知识,但是需要了解Java代码如何与前端框架进行交互。 最受欢迎的Java后端框架是Apache Struts。与Spring一样,Apache Struts自5年前发布以来,一直在跟随Java的更新步伐,不同的是,Spring MVC只是复杂解决方案的一部分,而Apache Struts可以处理应用程序的多个方面,例如测试或数据访问。

2、数据处理

    很多人都认为大数据并不是Java擅长的应用场景,但是CV Compiler的调查结果显示Java在大数据方面的应用正在崛起,甚至CV Compiler认为在数据科学的市场,Java可能会与Python相提并论。 很多企业招聘人员都希望Java应聘者能够熟悉Apache Kafka、Hadoop、Azure以及Spark等与大数据相关的解决方案。

3、微服务

    很多经验丰富的开发人员都认为Java是微服务开发的最佳编程语言,Java本身也在积极支持微服务,例如2019年,JakartaEE社区的优先级就是支持微服务。 Java微服务框架也经历了大洗牌,Spring Boot和Spring Cloud进入晚期大众阶段,它们已经成为企业信任的Java微服务开发框架。Helidon和Microprofile进入早期采用者阶段,不过vert.x可能会因为相对利基的市场无法跨过早期采用者阶段。

4、数据库和Web服务器

    提到Java在数据库方面的使用场景,相信很多人都会想到目前比较流行的NoSQL数据库Cassandra和MongoDB。而在Web服务器方面,Tomcat和Apache也绝对是领导者的角色。 以上小千分享的四个使用场景就是Java中最受欢迎的,同时也广泛的运用在很多企业中。想了解更多Java知识,欢迎关注小千,后续会继续分享更多Java知识。

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