【Java SE语法篇】1.初始Java

1. Java 概述

1.1 什么是 Java

Java是一种优秀的程序设计语言，它具有令人赏心悦目的语法和易于理解的语义。

不仅如此，Java还是一个有一系列计算机软件和规范形成的技术体系，这个技术体系提供了完整的用于软件开发和跨平台部署的支持环境，并广泛应用于嵌入式系统、移动终端、企业服务器、大型机等各种场合。

1.2 Java 背景

• Java 是美国sun公司在1995年推出的一门计算机高级编程语言。
• Java 早期称为Oak（橡树），后期改名Java。
• Java 之父：詹姆斯·高斯林（祖师爷）。
• 2009年 sun公司被 Oracle（甲骨文）公司收购。

1.3 为什么使用 Java

• 世界上最流行的编程语言之一，在国内使用最为广泛的编程语言
• 可移植性、安全可靠、性能较好
• 开发社区最完善、功能最丰富

1.4 Java能做什么

• 桌面应用开发
• 企业级应用开发
• 移动应用开发
• 服务器系统
• 大数据开发
• 游戏开发

1.5 Java 技术体系

1.6 Java 发展史

1.7 Java的主要特征

以下 Java 特性来自 Java 白皮书

• 简单性：

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。

• 面向对象：

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

• 分布式：

Java有一个丰富的例程库，用于处理像 HTTP 和FTP之类的TCP/IP协议。

Java应用程序能够通过URL打开和访问网络上的对象，其便捷程序就好像访问本地文件一样。

• 健壮性：

Java 的设计目标之一在于使得 Java 编写的程序具有多方面的可靠性。Java 非常强调进行早期的问题检测、后期动态的（运行时）检测，以及消除容易出错的情况… Java 与C/C++ 最大的不同在于Java 采用的指针模型可以消除重写内存和损坏数据的可能性。

• 安全性：

Java 要适用于网络/分布式环境。为了实现这个目标，安全性颇受重视。使用Java 可以构建放病毒、防篡改的系统。

Java 设计能够防范各种攻击，其中包括：

• 运行时堆栈溢出，这是蠕虫和病毒常用的攻击手段。
• 破坏自己的进程空间之外的内存，
• 未经授权读写文件

• 体系结构中立：

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。

• 可移植性：

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

• 解释型：

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。

• 高性能：

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++

• 多线程：

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）

• 动态性：

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

因此：Java不仅仅是一门编程语言，也是一个由一些列计算机软件和规范组成的技术体系。

2. JDK

sum 公司提供了一套 Java 开发环境，简称 JDK（Java Java Development Kit）。JDK 包括 Java编译器、Java运行工具、Java 文档生成工具、Java 打包工具等。

sum 公司除了提供 JDK外，还提供了一种 JRE（Java Runtime Environment）工具，它是提供给普通用户使用的 Java 运行环境。与 JDK 相比，JRE 工具只包含 Java运行工具，不包含 Jav 编译工具。需要说明的是，为了方便使用，sum 公司在 JDK 工具总封装了一个 JRE 工具，即开发环境中包含了运行环境。

2.1 安装 JDK和配置环境变量

JDK安装教程

IntelliJ IDEA安装教程

2.2 JDK 目录介绍

JDK 安装完毕后，会在磁盘上生成一个目录，该目录被称为 JDK 目录。

PS：可能有些小伙伴会疑问自己为什么没有src这个文件夹，这里是因为博主解压了src这个压缩包。

1. bin目录：该目录用于存放一些可执行程序，如：javac.exe（Java 编译器）、java.exe（Java 运行工具）、jar（打包工具）和javadoc.exe（文档生成工具）等。其中，最重要就是javac.exe和java.exe，下面我们对这两个程序进行讲解：

• javac.exe 是 Java 编译器，它可以将编写的 Java 文件编译成 Java 字节码文件（可执行的 Java 程序）。
• java.exe 是 Java 运行工具，它会启动一个 Java 虚拟机（JVM）进程，Java 虚拟机相当于一个虚拟的系统，专门运行由 Java 编译器生成的字节码文件（.class文件）

2. include 目录：由于 JDK 是使用 C/C++ 开发的，因此在启动时需要引入一些C语言的头文件，该目录就是用于存放这些头文件的。
3. jre 目录：jre 是 Java Runtime Environment 的缩写，意味 Java 程序运行时的环境。该目录是 Java 运行时环境的根目录，它包含 Java 虚拟机、运行时的类包、Java 应用启动器和一个bin 目录，但不包含开发环境中的开发工具。
4. lib 目录：lib 是 library 的缩写，意为 Java 类库或库文件，是开发工具使用的归档包文件。
5. javafx-src.zip和 src.zip 文件：这两个文件中放置的是 JDK 核心类的源代码和 JavaFX 源代码，通过这两个文件可以查看 Java 基础类的源代码。

2.3 【面试题】：JDK、JRE、JVM之间的关系？*

• JDK(Java Development Kit):Java开发工具包，提供给Java程序员使用，包含了JRE，同时还包含了编译
  器javac与自带的调试工具Jconsole、jstack等。
• JRE(Java Runtime Environment):Java运行时环境，包含了JVM，Java基础类库。是使用Java语言编写程
  序运行的所需环境。
• JVM：Java虚拟机，运行Java代码

2.4 Java 跨平台、工作原理

• 一次编译，处处可用
• Java文件编译生成跟平台无关的字节码文件（class文件）
• JVM：Java虚拟机
• 由对应平台的JVM解析字节码为机器指令。

3. Java 程序开发

Java 程序，需要三个步骤：编写程序，编译程序，运行程序

1. 编写 Java 源文件

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello world!");
    }
}

通过上述代码，我们可以看到一个完整的Java程序的结构，Java程序的结构由如下三个部分组成：

1. 源文件（扩展名为*.java)：源文件带有类的定义。类用来表示程序的一个组件，小程序或许只会有一个
   类。类的内容必须包含在花括号里面。
2. 类：类中带有一个或多个方法。方法必须在类的内部声明。
3. 方法：在方法的花括号中编写方法应该执行的语句。

总结：类存在于源文件里面；方法存在于类中；语句存在于方法中。

注意：在一个源文件中只能有一个public修饰的类，而且源文件名字必须与public修饰的类名字相同。

2. 运行 Java 程序

Java是一门半编译型、半解释型语言。先通过javac编译程序把源文件进行编译，编译后生成的.class文件是由字节码组成的平台无关、面向JVM的文件。最后启动java虚拟机来运行.class文件，此时JVM会将字节码转换成平台能够理解的形式来运行。

1. 编译程序：javac 文件名.java

javac HelloWorld.java

1. 
2. 运行程序：java 文件名

java HelloWorld

注意事项：

1. 第一个Java程序尽量用记事本写
2. 建议代码文件名全英文，首字母大写，满足驼峰模式，源代码文件后缀为.java

4. 注释

4.1 什么注释

注释是写程序中对代码进行解释说明的文字，方便自己和其他人查看，以便理解程序的。

4.2 注释有哪些

• 单行注释：//
• 多行注释：/* */
• 文档注释：/** */

4.3 注释的特点

注释不影响程序的执行，编译后的class文件里面没有注释

5. 标识符

标识符：在程序中由用户给类名、方法名或者变量所取的名字。

【硬性规则】

标识符中可以包含：字母、数字以及下划线和 $ 符号等等

注意：标识符不能以数字开头，不能是关键字，且严格区分大小写。

【软性建议】

• 类名：每个单词的首字母大写（大驼峰）
• 方法名：首字母小写，后面每个单词的首字母大写（小驼峰）
• 变量名：与方法名规则相同。

6. 关键字

关键字是由Java语言提前定义好的，有特殊含义的标识符，或者保留字

注意：用户不能使用关键字定义标识符