【Java SE基础 一】基本概念和语言特性

Java是一门面向对象编程语言，不仅吸收了C++语言的各种优点，还摒弃了C++里难以理解的多继承、指针等概念，因此Java语言具有功能强大和简单易用两个特征。Java语言作为静态面向对象编程语言的代表，极好地实现了面向对象理论，允许程序员以优雅的思维方式进行复杂的编程 。Java包括J2SE（类库及核心特性）、J2EE（Web开发）、J2ME（手机编程，逐渐被取代），我们这部分就是主要探讨及核心机制。

首发于CSDN，于2021年1月21日二次更新和补充。

Java语言特性

Java具有简单性、面向对象、分布式、健壮性、安全性、平台独立与可移植性、多线程、动态性等特点 。Java可以编写桌面应用程序、Web应用程序、分布式系统和嵌入式系统应用程序等，Java语言包含如下9个特性：

1. Java是简单易学的
2. Java是完全面向对象的（封装、继承、多态）
3. 平台⽆关性，Java 虚拟机实现平台⽆关性、跨平台，可移植
4. 安全性 （编写的都是中间语言，最后jvm解析）
5. 健壮性（垃圾回收机制，异常处理机制）
6. Java支持多线程
7. Java是编译与解释并存类型的（比编译型的慢，但可跨平台）
8. Java是高性能的（翻译class文件是即时的，用到才解析）
9. ⽀持⽹络编程并且很⽅便（ Java 语⾔诞⽣本身就是为简化⽹络编程设计的，因此 Java 语⾔不
   仅⽀持⽹络编程⽽且很⽅便）

可以看的出为什么现在我国互联网大厂技术栈已经成了Java的天下了。

编译型和解释型语言

在了解Java的语言特性之前我们先来了解几个概念，什么是编译型语言、什么是解释型语言，什么又是先编译后解释语言：

• 编译型语言：编译型语言在程序执行之前，先会通过编译器对程序执行一个编译的过程，把程序转变成机器语言。运行时就不需要翻译，而直接执行就可以了。最典型的例子就是C（C/C++）语言。
• 解释型语言：而是在程序运行的时候，通过解释器对程序逐行作出解释，然后直接运行，最典型的例子是Ruby（JavaScript、Perl、Python、Ruby、MATLAB），而其中Shell，JavaScript又是脚本语言，（脚本语言通常属于解释型语言，也叫动态语言，在运行时可以改变其结构的语言 脚本语言的程序是文本文件，并且是解释执行的）
• 先编译后解释语言，随着Java等基于虚拟机的语言的兴起，我们又不能把语言纯粹地分成解释型和编译型这两种，用Java来举例，Java首先是通过编译器编译成字节码文件，然后在运行时通过解释器给解释成机器文件。所以我们说Java是一种先编译后解释的语言。

总而言之，编译型语言会把源文件直接编译为机器码执行，然后直接运行，解释型语言会让解释器在代码运行时再逐行解释，先编译后解释语言例如Java，则是将源文件编译为字节码文件，然后通过不同的JVM在不同的操作系统上解释为不同的机器码再运行。

面向过程与面向对象

我们大一的时候一般都学过C语言，其实Java与C的区别可以理解为面向对象与面向过程的区别：

• ⾯向过程 ：⾯向过程性能⽐⾯向对象⾼。 因为类调⽤时需要实例化，开销⽐较⼤，⽐较消耗资源，所以当性能是最重要的考量因素的时候，⽐如单⽚机、嵌⼊式开发、Linux/Unix 等⼀般采⽤⾯向过程开发。但是，⾯向过程没有⾯向对象易维护、易复⽤、易扩展。性能高，开销低，不易扩展、复用和维护
• ⾯向对象 ：⾯向对象易维护、易复⽤、易扩展。 因为⾯向对象有封装、继承、多态性的特性，所以可以设计出低耦合的系统，使系统更加灵活、更加易于维护。但是，⾯向对象性能⽐⾯向过程低。性能低，开销高，易扩展、复用和维护

所以往往在不同的应用场景下我们选择不同的方式。

Java与C++的区别

我们大一的时候一般都学过C语言，后来也都学过C++，那么Java和这些语言的共性与区别是什么呢？

1. Java 是纯面向对象语言（JAVA或C＃都是），所有代码都必须在类中出现，不存在所谓的全局变量或全局函数，但是c++是半面向对象半面向过程，可以定义全局变量和全局函数，都是⾯向对象语言，但Java更纯
2. Java 不提供指针来直接访问内存，程序内存更加安全，Java 不使用指针
3. Java 的类是单继承的，C++ ⽀持多重继承；虽然 Java 的类不可以多继承，但是接⼝可以多继承。Java 单继承
4. Java 有⾃动内存管理机制，对于内存的分配是动态的不需要程序员手动释放无用内存， Java 内存自动管理
5. Java可以跨平台，而C++不可以，Java 跨平台
6. Java 是先先编译后解释型语言，C++是编译型语言，java的执行速度慢于c++。Java执行速度慢于C++

就我而言还是非常喜欢Java的，没有了讨厌的指针、内存可以自动回收，单继承还不显的乱。

Java相关概念

文件后缀说明，文件有如下几种后缀

1 .class 编译后的Java文件 
2 .java是未编译的程序 
3 .jsp是页面程序 
4 .xml配置程序 
5 .jar是.calss的集合 
6 .exe是可执行文件

Java编译运行时使用的相关命令如下

• javac 是编译命令，也就是javac YourClassName.java ，然后生成一份后缀为.class的字节码文件。当用javac命令生成编译这个.java 文件的时候，则会针对每一个类生成一个.class文件；
• 一个源程序文件中可以有多个类，如果没有public类，则源程序文件可以与任意类名相同，如果有public类则文件名必须与此类名相同，因为一个文件中只能有一个public类。如果文件中只有一个类，则文件名必须与类名相同
• 在Java中，环境变量可在编译source code时指定 ， 在编译程序时，所能指定的环境变量包括classpath
• javac一次可同时编译数个Java源文件 用javac *.java. 即可编译当前目录下的所有java文件
• javac.exe能指定编译结果要置于哪个目录（directory）

运行命令是 java + Java 程序的名字但是不加后缀， 也就是不加 .class这个后缀。java YourClassName可以使用java YourClassName

Java目录下的一些可执行文件使用说明

- javac.exe是编译.java文件  
 - java.exe是执行编译好的.class文件 
 - javadoc.exe是生成Java说明文档 
 - jdb.exe是Java调试器 
 - javaprof.exe是剖析工具

关于常用的System.out.println();

System是java.lang中的一个类，out是System内的一个成员变量，该变量是一个java.io.PrintStream类的对象，println就是一个方法了。

Java运行环境

Java从源文件到最终运行需要经历几个阶段，.class>机器码 这⼀步 JVM 类加载器⾸先加载字节码⽂件，然后通过解释器逐⾏解释执⾏，这种⽅式的执⾏速度会相对⽐较慢

但是有些⽅法和代码块是经常需要被调⽤的(也就是所谓的热点代码)，所以后⾯引进了 JIT 编译器，⽽ JIT 属于运⾏时编译。当 JIT 编译器完成第⼀次编译后，其会将字节码对应的机器码保存下来，下次可以直接使⽤。⽽我们知道，机器码的运⾏效率肯定是⾼于 Java 解释器的。这也解释了我们为什么经常会说 Java 是编译与解释共存的语⾔

JVM、JDK与JRE

JVM、JDK与JRE三者之间的关系类似套娃，JRE包含JVM，JDK包含JRE：

• Java 虚拟机（JVM）是运⾏ Java 字节码的虚拟机。JVM 有针对不同系统的特定实现（Windows，Linux，macOS），⽬的是使⽤相同的字节码，它们都会给出相同的结果。JVM能将相同的.class文件（字节码）—》不同系统的机器码
• JRE 是 Java 运⾏时环境。它是运行已编译 Java 程序所需的所有内容的集合，包括 Java 虚拟机（JVM），Java 类库，Java 命令和其他的⼀些基础构件。但是，它不能⽤于创建新程序。JRE只能运行.class文件（字节码）—》机器码
• JDK 是 Java Development Kit，它是功能⻬全的 Java SDK。它拥有 JRE 所拥有的⼀切，还有编译器（javac）和⼯具（如 javadoc 和 jdb）。它能够创建和编译程序。JDK能运行.java文件—》.class文件（字节码）—》机器码

如果只是为了运⾏⼀下 Java 程序的话，那么只需要安装 JRE 就可以了。如果需要进⾏⼀些Java 编程⽅⾯的⼯作，那么就需要安装 JDK 了。但是绝对的。有时，即使不打算在计算机上进⾏任何 Java 开发，仍然需要安装 JDK。例如，如果要使⽤ JSP 部署 Web 应⽤程序，那么从技术上讲，您只是在应⽤程序服务器中运⾏ Java 程序。那你为什么需要 JDK 呢？因为应⽤程序服务器会将 JSP 转换为 Java servlet，并且需要使⽤ JDK 来编译 servlet。

Oracle JDK 和 OpenJDK

可能在看这个问题之前很多⼈和我⼀样并没有接触和使⽤过 OpenJDK 。那么 Oracle 和 OpenJDK 之间是否存在重⼤差异？

• Oracle JDK ⼤概每 6 个⽉发⼀次主要版本，⽽ OpenJDK 版本⼤概每三个⽉发布⼀次。
• OpenJDK 是⼀个参考模型并且是完全开源的，⽽ Oracle JDK 是 OpenJDK 的⼀个实现，并不是完全开源的。Oracle JDK 是 OpenJDK 的⼀个实现
• Oracle JDK ⽐ OpenJDK 更稳定。OpenJDK 和 Oracle JDK 的代码⼏乎相同，但 Oracle JDK 有更多的类和⼀些错误修复。因此，如果您想开发企业/商业软件，我建议您选择 Oracle JDK，因为它经过了彻底的测试和稳定。某些情况下，有些⼈提到在使⽤ OpenJDK 可能会遇到了许多应⽤程序崩溃的问题，但是，只需切换到 Oracle JDK 就可以解决问题 Oracle JDK ⽐ OpenJDK 更稳定
• 在响应性和 JVM 性能⽅⾯，Oracle JDK 与 OpenJDK 相⽐提供了更好的性能 Oracle JDK 与 OpenJDK 相⽐提供了更好的性能
• Oracle JDK 不会为即将发布的版本提供⻓期⽀持，⽤户每次都必须通过更新到最新版本获得⽀持来获取最新版本；
• Oracle JDK 根据⼆进制代码许可协议获得许可，⽽ OpenJDK 根据 GPL v2 许可获得许可。

其实依据上述的介绍我们知道，用Oracle JDK可能更加好一些。

Java程序分类、常用包和事件处理模型

Java中有很多常用的分类，以及一些常用包和事件的监听，这些总体上大家有个了解即可。

Java程序分类

Java有很多常用的分类，这些分类有如下三种

1. Application，Java应用程序”是可以独立运行的Java程序。 由Java解释器控制执行。J2SE
2. Applet ，Java小程序”不能独立运行（嵌入到Web页中）。 由Java兼容浏览器控制执行。 J2ME
3. Serverlets ，Java技术对CGI 编程的解决方案。 是运行于Web server上的、作为来自于Webbrowser 或其他HTTP client端的请求和在server上的数据库及其他应用程序之间的中间层程序。J2EE

其中Serverlets的工作是：

1. 读入用户发来的数据（通常在web页的form中,）
2. 找出隐含在HTTP请求中的其他请求信息（如浏览器功能细节、请求端主机名等）
3. 产生结果(调用其他程序、访问数据库、直接计算)
4. 格式化结果（网页） 设置HTTP response参数(如告诉浏览器返回文档格式) 将文档返回给客户端。

我们这个系列主要讨论的为J2EE

Java常用包

Java有很多常用的包，这些包有各式各样的作用

1. Java的java.lang:java的语言包，是一个核心包，系统自动将这个包引入到用户程序，该包中主要的类，object类，它是所有类的父类，其中定义的方法其它类都可以使用。数据类型包装类，数学类，字符串类，系统和运行时类，操作类，线程类，错误和异常处理类，过程类。System提供一个独立于具体计算机资源的编程界面，Runtime类可用于直接访问运行时资源。
2. Java的 java.util: java的实用包， 实用包提供了各种实用功能的类，主要包括日期类、数据结构类和随机数类等。
3. Java的java.awt提供了绘图和图像类，主要用于编写GUI程序，包括按钮、标签等常用组件以及相应的事件类。
4. Java的 java.io: 包含提供多种输出输入功能的类
5. Java的 java.net：包含执行与网络有关的类，如URL，SCOKET，SEVERSOCKET
6. Java的java.applet： 包含java小应用程序的类

以上就是Java的常用包。

Java提供的事件处理模型

Java提供的事件处理模型是一种人机交互模型。它有三个基本要素：

• 事件源（Event Source）：即事件发生的场所，就是指各个组件，如按钮等，点击按钮其实就是组件上发生的一个事件
• 事件（Event）：事件封装了组件上发生的事情，比如按钮单击、按钮松开等等；
• 事件监听器（Event Listener）：负责监听事件源上发生的特定类型的事件，当事件到来时还必须负责处理相应的事件

当然事件处理模型比较通用。