Java基础教程- 1 Java 简介

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1 Java 简介

1.1 Java语言概述

1.1.1 Java是什么

（了解一下即可，对学习没影响，总得了解一下它是怎么来滴~）

Java是由Sun公司（已被Oracle收购）的詹姆斯·高斯林（人称 Java之父）和麦克·舍林丹等人于1990年代初开发的一种编程语言，最初被命名为Oak，Oak的目标是作为家用电器等小型系统的编程语言，用于电视机、电话、闹钟、烤面包机等家用电器的控制和通信。由于这些智能化家电的市场需求没有预期的高，Sun公司放弃了该项计划。随着1990年代互联网的发展，Sun公司发现Oak在互联网上应用的前景，于是改造了Oak，于1995年5月以Java的名称正式发布。伴随着互联网的迅猛发展，Java逐渐成为重要的网络编程语言。

下图这个大胡子就是Java之父，看这锃光瓦亮的脑门，就知道有多资深了。

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1.1.2 Java能干什么

1.1.2.1 用于B/S架构的系统的开发

什么是B/S架构

B/S架构全称为Browser/Server，也就是浏览器/服务器架构。

Browser指的就是浏览器，用户打开浏览器就能访问或使用系统，不需要下载客户端。

我们通过浏览器访问的网站都是B/S架构的。

什么是C/S架构

C/S架构全称为Client/Server，也就是客户端/服务器架构。

用户需要下载客户端的软件，例如QQ，微信等软件，都需要下载软件进行安装，下载的就是客户端的软件。通过使用客户端的软件和服务器进行连接交互。

其实B/S架构也是基于C/S架构的，因为浏览器也是一个客户端嘛。

（说白了就是开发网站的后台服务器。以前还用于开发网站前端页面，也就是JSP页面，现在没人用了，已凉凉。如果你看到一个项目时JSP开发的，那一定是祖传项目了，所以忽略JSP）

1.1.2.2 可用于移动开发

可以用于开发Android App应用。

1.1.2.3 可用于大数据开发

Hadoop以及其他大数据处理技术很多都是用 Java。

（刚入门呢，不扯那么远了，知道就行）

1.1.2.4 其他

嵌入式系统开发，Java当初被开发出来就是为了干这个的。

（现在基本没人用，凉凉）

1.1.3 Java历史版本

（了解一下历史，说白了就是Java一直在更新，看一下标黑的重要版本，增加了很多新特性，这里知道1.5和8是两个重大更新的版本就好了，细节学习的时候就知道了）

1991年Green项目，开发语言最初命名为Oak (橡树)
1994年，开发组意识到Oak 非常适合于互联网
1996年，发布JDK 1.0，约8.3万个网页应用Java技术来制作
1997年，发布JDK 1.1，JavaOne会议召开，创当时全球同类会议规模之最
1998年，发布JDK 1.2，同年发布企业平台J2EE
1999年，Java分成J2SE、J2EE和J2ME，JSP/Servlet技术诞生
2004年，发布里程碑式版本：JDK 1.5，为突出此版本的重要性，更名为JDK 5.0
2005年，J2SE -> JavaSE，J2EE -> JavaEE，J2ME -> JavaME
2009年，Oracle公司收购SUN，交易价格74亿美元
2011年，发布JDK 7.0
2014年，发布JDK 8.0，是继JDK 5.0以来变化最大的版本
2017年，发布JDK 9.0，最大限度实现模块化
2018年3月，发布JDK 10.0，版本号也称为18.3
2018年9月，发布JDK 11.0，版本号也称为18.9
2019年3月20日，Java SE 12 发布。Java 12是短期支持版本。
2019年9月23日，Java SE 13发布，此版本中添加了“文本块”，文本块是一个多行字符串文字，避免对大多数转义序列的需要，以可预测的方式自动格式化字符串，并在需要时让开发人员控制格式。

1.1.4 Java技术体系平台

1.1.4.1 JavaSE（Java Standard Edition）标准版

（这个就是这个课程要学习的内容，就是Java基础，是学习Web开发和Android开发的基础）

支持面向桌面级应用（如Windows下的应用程序）的Java平台，提供了完整的Java核心API，此版本以前称为J2SE。

1.1.4.2 JavaEE（Java Enterprise Edition）企业版

（这个是用来做Web开发的）

是为开发企业环境下的应用程序提供的一套解决方案。该技术体系中包含的技术如:Servlet 、JSP等，主要针对于Web应用程序开发，版本以前称为J2EE。

1.1.4.3 Java ME（Java Micro Edition）小型版

（已凉凉，不用学，非智能手机时代还被使用）

支持Java程序运行在移动终端（手机、PDA）上的平台，对Java API有所精简，并加入了针对移动终端的支持，此版本以前称为J2ME。

（知道上面的JavaSE是基础，必须要学的；JavaEE是做Web开发的就好了，这里说的是不包括Android的，Android是Google公司开发的平台，不属于原生Java技术体系的）

1.1.5 Java主要特性

（很多，了解一下就好了，现在看这些文字，可能都不知道说什么，不要紧，先看一下大标题了解一下，这个需要在学习中慢慢体会，学完了课程再来看会更清楚）

1 面向对象

Java 是一种面向对象的语言，它对对象中的类、对象、继承、封装、多态、接口、包等均有很好的支持。为了简单起见，Java 只支持类之间的单继承，但是可以使用接口来实现多继承。使用 Java 语言开发程序，需要采用面向对象的思想设计程序和编写代码。

面向对象的三大特性：封装、继承、多态

经常说Java是一种面向对象的编程语言，那什么是面向对象呢？
这里暂时不需要追寻具体是什么含义，面向对象主要区别于面向过程思想而言，在后面的学习中，慢慢学习，慢慢理解、慢慢领会即可，在此先不必纠缠。

2 平台无关性

平台无关性的具体表现在于，Java 是“一次编写，处处运行（Write Once，Run any Where）”的语言，因此采用 Java 语言编写的程序具有很好的可移植性，而保证这一点的正是 Java 的虚拟机机制。在引入虚拟机之后，Java 语言在不同的平台上运行不需要重新编译。

Java 语言使用 Java 虚拟机机制屏蔽了具体平台的相关信息，使得 Java 语言编译的程序只需生成虚拟机上的目标代码，就可以在多种平台上不加修改地运行。

3 简单性

Java 语言的语法与 C 语言和 C++ 语言很相近，使得很多程序员学起来很容易。对 Java 来说，它舍弃了很多 C++ 中难以理解的特性，如操作符的重载和多继承等，而且 Java 语言不使用指针，加入了垃圾回收机制，解决了程序员需要管理内存的问题，使编程变得更加简单。

4 解释执行

Java 程序在 Java 平台运行时会被编译成字节码文件，然后可以在有 Java 环境的操作系统上运行。在运行文件时，Java 的解释器对这些字节码进行解释执行，执行过程中需要加入的类在连接阶段被载入到运行环境中。

5 多线程

Java 语言是多线程的，这也是 Java 语言的一大特性，它必须由 Thread 类和它的子类来创建。Java 支持多个线程同时执行，并提供多线程之间的同步机制。任何一个线程都有自己的 run() 方法，要执行的方法就写在 run() 方法体内。

6 分布式

Java 语言支持 Internet 应用的开发，在 Java 的基本应用编程接口中就有一个网络应用编程接口，它提供了网络应用编程的类库，包括 URL、URLConnection、Socket 等。Java 的 RIM 机制也是开发分布式应用的重要手段。

7 健壮性

Java 的强类型机制、异常处理、垃圾回收机制等都是 Java 健壮性的重要保证。对指针的丢弃是 Java 的一大进步。另外，Java 的异常机制也是健壮性的一大体现。

8 高性能

Java 的高性能主要是相对其他高级脚本语言来说的，随着 JIT（Just in Time）的发展，Java 的运行速度也越来越高。

9 安全性

Java 通常被用在网络环境中，为此，Java 提供了一个安全机制以防止恶意代码的攻击。除了 Java 语言具有许多的安全特性以外，Java 还对通过网络下载的类增加一个安全防范机制，分配不同的名字空间以防替代本地的同名类，并包含安全管理机制。

1.1.6 Java两种核心机制

1.1.6.1 Java虚拟机(Java VirtalMachine)

什么是Java虚拟机

通俗的讲，我们接触到的操作系统一般有windows、mac、linux，在windows系统编译的C和C++程序是无法在linux系统上运行的。但是Java可以”一次编译到处运行“，为什么可以呢？就是因为有Java虚拟机。Java虚拟机就像是”鞋子“，不同的操作系统相当于不同的路面，例如windows、mac、linux像是冰面、烂泥路、水泥路，在不同的道路上需要穿不同的鞋子，Java在不同的操作系统上有不同的虚拟机，相当于针对不同路面的鞋子，Java代码是运行在Java虚拟机中，相当于你的脚是穿了鞋子的。在不同的操作系统上运行，只是虚拟机不同，相当于换了鞋子，你的脚（你编译的代码）不用变。

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上面的图想说明：我们编写的代码，首先需要进行编译，编译完成，会得到.class为后缀名的字节码文件，然后执行的时候，由不同操作系统的JVM（Java虚拟机）解释执行。Java虚拟机在操作系统之上，屏蔽各个操作系统的差异，操作系统是运行在硬件之上，屏蔽了硬件的差异。

1.1.6.2 垃圾收集机制(Garbage Collection)

代码在执行的时候，需要动态的申请的内存空间存放数据，在C/C++等语言中，需要写代码去回收不用的内存空间。在Java中，由垃圾回收机制负责处理，我们在编写代码的时候，不需要考虑内存释放，解放了大脑。

- Java 语言消除了程序员回收无用内存空间的责任：它提供一种系统级线程跟踪存储空间的分配情况。并在JVM空闲时，检查并释放那些可被释放的存储空间。
- 垃圾回收在Java程序运行过程中自动进行，程序员无法精确控制和干预。

虽然Java有垃圾回收机制，但是 Java程序还会出现内存泄漏和内存溢出问题！

1.2 Java开发环境搭建

本节内容主要讲解Java的开发环境的搭建。

1.2.1 JDK 和 JRE

在搭建开发环境之前，我们先明确两个概念，也就是 JDK 和 JRE。

1 什么是 JDK

JDK（Java Development Kit Java），即开发工具包，是提供给开发Java开发人员使用的，包括了很多开发工具，也包括了 JRE，所以安装了JDK，就不用在单独安装 JRE 了。其中的开发工具包括：编译工具（javac.exe)）打包工具（jar.exe）等。

2 什么是 JRE

JRE（Java Runtime Environment Java），即运行环境，包括 Java虚拟机（JVM Java Virtual Machine）和运行Java程序所需的核心类库等，如果想要运行一个开发好的Java程序，计算机中只需要安装JRE即可。

总结：简单而言，使用JDK的开发工具完成的java程序，交给JRE去运行。

3 JDK、JRE、JVM三者的关系

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JDK = JRE + 开发工具集（例如Javac编译工具等）
JRE = JVM + Java SE标准类库

1.2.2 安装 JDK

安装主要的步骤就是：下载、安装、配置环境变量。

1.2.2.1 下载 JDK

（注：不同时期，官网的页面会发生变化，视情况而定。）

输入下载地址：https://www.oracle.com/downloads/
往下拉，看到Developer Downloads ，点击 java

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点击 Java (JDK) for Developers

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选择系统和要下载的版本

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（注：有可能会提示先登录账号，才能下载。没账号的可以注册一个。）

1.2.2.2 安装 JDK

如果上面下载的是压缩版，直接解压到一个安装的目录就好了，安装路径不要有中文或者空格等特殊符号。

如果上面下载的是安装版，直接双击打开，点击下一步

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安装 JDK

选择 JDK 安装目录，安装路径不要有中文或者空格等特殊符号。

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安装 JRE

选择JRE的安装目录。安装路径不要有中文或者空格等特殊符号。

虽然 JDK 中包含了JRE，但是这里还是需要安装，因为如果用 Eclipse 来开发的话需要用到，如果不安装会报错。

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安装完成

1.2.2.3 配置环境变量

1 环境变量的作用是什么

打开命令行，在命令行中敲入javac，然后回车，会出现错误提示：

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为什么出错呢？这是因为在上面的目录找不到 javac 这个程序、文件或命令。

那 javac 在哪里呢？

javac 命令在 JDK 安装目录下的 bin 目录中，如果要执行 javac，必须先进入到 JDK 安装目录的 bin 目录下。

我们在命令行进入 JDK 安装目录下的 bin 目录下，然后执行 javac命令，就可以了。

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但是每一次使用 java 的工具都要进入bin目录下，会非常麻烦，可不可以在任何目录下都可以执行java的工具的命令呢？这个就需要配置环境变量。

2 配置方法

我的电脑，右键属性
点击左侧 高级系统设置 ，在弹出的窗口中选择高级选项卡，然后点击 环境变量
点击 系统变量 下面的新建按钮

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在系统变量里新建一个选项，变量名为 JAVA_HOME 变量，变量值为 JDK 的安装的目录，例如：D:\ProFiles\Java\jdk1.8.0_291

（根据自己的 JDK 的安装路径填写，是 JDK 安装的目录。）

然后点击确定按钮。

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在 系统变量 中找到 Path 选项，然后点击编辑按钮

点击编辑按钮，显示 Path 选项配置。
点击右侧新建

添加：%JAVA_HOME%\bin，然后点击确定按钮。

注意事项：

如果在第五步创建环境 JAVA_HOME 的时候，在你变量值最后有斜杠，这里编辑 Path 的时候就不需要加斜杠，也就是 %JAVA_HOME%bin ；如果 JAVA_HOME 最后没有斜杠，则这里需要配置为 %JAVA_HOME%\bin。

path就是windows系统执行命令时要搜寻的路径，所以就会去JDK的bin目录下寻找，就会找到java的工具。

验证是否成功

重新打开命令行，直接输入 javac，然后回车。如果出现javac的参数信息，配置成功。

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1.3 HelloWorld

什么是HelloWorld

一般学编程语言的时候，写的第一个最简单的程序，通常打印一句话，话的内容通常是“Hello World”，后来通常用HelloWorld 表示第一个最简单的程序。

1 创建 Java 源文件

在电脑的任意目录，例如 D:\Project\hello-java 文件夹下，右键创建一个文本文档。名称为 HelloWorld.java ，

编写代码内容如下：

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

注意，一定要设置电脑显示文件的扩展名，否则文件名可能会是HelloWorld.java.txt，.txt扩展名被隐藏了。

注意，上面的程序都是英文输入，不要输入中文的符号。

2 编译程序

在命令行，首先进入 D盘

# 进入D盘
D:

然后依次进入 D:\Project\hello-java 文件夹

# 进入Project目录
cd Project
# 继续进入hello-java目录
cd hello-java

然后就可以使用 javac 命令来编译 Java 源程序，如下图：

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编译完成，会发现文件夹下多了一个 HelloWorld.class 文件，这个也就是 Java 字节码文件。

如果程序有错误，这里编译会报错。

3 运行程序

运行程序使用 java 命令 + 类名。如下图：

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运行程序后，会打印出 Hello World! 。这里运行的就是 Java 字节码文件，但是注意，命令后面没有 .class 。

4 程序开发步骤

通过上面可以看出程序开发的步骤：

将 Java 代码编写到扩展名为 .java 的文件中，也就是 Java 源文件；
通过 javac 命令编译 Java 源文件，生成 .class 文件；
使用 java 命令运行 .class 文件。

1.4 Hello World 程序解析

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

解释一下上面的代码：

上面的 public class HelloWorld {} 表示定义了一个类，类名为 HelloWorld，Java 中所有的代码都需要在类中，这里的类名与文件名相同；
public static void main(String[] args) {} 是定义了一个方法，是程序的入口方法，程序启动，会从这里开始执行，书写格式是固定的，这么写就行了；
System.out.println("Hello World!") 表示将字符串 Hello World! 打印到控制台，字符串需要使用双引号 "" 括起来；
Java语言严格区分大小写；
Java方法由一条条语句构成，每个语句以 ; 结束，; 是英文格式的分号。
代码写错，编译会报错，自然也无法运行。

1.5 使用开发工具的HelloWorld

所谓工欲善其事必先利其器，我们上面使用记事本，只是了解 Java 程序运行的流程，

实际开发中，不可能使用记事本来撸代码，那纯粹是给自己找不舒服。所以要找到开发效率高的工具，当前的开发工具非 IDEA 莫属。

1 安装开发工具

IntelliJ IDEA 是收费的软件，不过你懂得。也可以下载社区版，是免费的，这里学习是够用的。

地址： https://www.jetbrains.com/idea/download/index.html

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IntelliJ IDEA 安装这里就不介绍了，摸索一下，很简单。

2 创建项目

在编写代码之前，首先需要创建一个项目，在项目中编写我们的程序。

打开 IDEA，选择 New Project

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填写项目信息

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创建完，项目结构如下：

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3 创建Java文件

项目已经创建好了，然后我们在 src 目录下项目下新建一个 Java 的文件：

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填写文件名称，选择 File 类型：

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创建完成，这里创建了 HelloWorld 文件：

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Java 文件以 .java 结尾，但是在项目中是没显示扩展名，在电脑的磁盘中可以看到扩展名。

4 编写程序

在创建的文件中编写我们的 Hello World 程序：

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

编写完成 Java 代码，IDEA 会自动编译，如果有错误，会自动飘红。

5 运行

编写代码完成，可以点击左边的箭头，选择 Run HelloWorld main() ，可以直接运行程序。

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或者在文件的空白区域，右键 --> 选择 Run HelloWorld main() ，也可以运行。

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运行后，在下面的 TERMINAL 终端，会显示执行结果。

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6 生成的字节码文件

运行程序后，会在项目下生成一个 out 目录，在 out 目录下会发现也有一个 HelloWorld 程序，而且程序和我们写的差不多。

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其实这个是我们写的代码编译成的 Java 字节码文件，可是看到扩展名为 .class 。

如果你在电脑的文件系统中找到 .class 文件，你会发现是无法打开和显示成上面的代码的，但是在 IDEA 中之所以你能看到 HelloWorld.class 中的代码，是 IDEA 工具将字节码反编译为 Java 代码，所以才重新看到 .class 字节码文件对应的 Java 代码。

当然你不用理会out目录中的内容，这个是代码编译后的目录。