1.0 Java语言概述与核心生态

作为一名开发者，我们选择的编程语言是与计算机沟通的桥梁。本章旨在快速回顾Java的本质、核心理念及其在庞大软件生态系统中的位置，为深入学习其语法和特性打下坚实的基础。

1.0.1 何为编程，何为Java

编程，其本质是我们将解决问题的逻辑、思路和步骤，通过特定的语法规则（即编程语言）翻译成计算机能够理解和执行的指令序列的过程。这个过程的目标是自动化地、高效地完成特定任务。

Java，则是在众多编程语言中，一门极具影响力的、高级的、面向对象的编程语言。它由Sun
Microsystems公司的James
Gosling（詹姆斯·高斯林）团队于1995年推出，后被Oracle公司收购。Java的设计哲学吸收了C++的诸多优点，同时又摒弃了其中可能导致程序复杂和不安全的特性，如指针和多重继承，从而使得Java语言在设计上更趋向于简洁、健壮和安全。

1.0.2 Java的核心理念：一次编写，到处运行

Java最著名的口号是（一次编写，到处运行），这一特性的基石是它的**跨平台性 **。

• 实现原理：
  1. 我们编写的Java源代码（.java文件）首先通过Java编译器（javac）被编译成一种平台无关的中间代码，我们称之为字节码，它以.class文件的形式存在。
  2. 这份字节码文件并不直接在操作系统上运行，而是运行在**Java虚拟机（Java
     Virtual Machine, JVM）**之上。
  3. 开发者只需要为不同的操作系统（如Windows, macOS,
     Linux）安装相应版本的JVM。JVM会负责将这份统一的字节码解释或即时编译（JIT）成本地操作系统可以执行的机器码。

这个过程巧妙地将“编译”和“运行”分离开来，通过JVM这个“适配层”，屏蔽了底层操作系统的差异，从而实现了Java程序的跨平台能力。

）

• 字节码的优势：字节码不仅是实现跨平台性的关键，它还解决了传统解释型语言执行效率低的问题。字节码是一种预处理过的、接近机器码的指令，其执行效率远高于直接解释执行的脚本语言。

1.0.3 Java语言的主要特点

下表总结了Java广受欢迎的几个核心特性：

1.1 Java生态系统：JVM、JRE、JDK与三大版本

理解Java的生态系统是进行开发的前提。这包括核心的运行环境和针对不同应用场景的软件版本。

1.1.1 核心环境：JVM, JRE, JDK

这三者的关系是层层包含的，理解它们的区别至关重要。

• JVM (Java Virtual Machine)

• 定义：Java虚拟机，是运行所有Java程序的抽象计算机。 *
  作用：加载.class文件，解释并执行字节码。它是Java跨平台的核心。 *
  注意：JVM本身是平台相关的，不同操作系统需要安装不同的JVM。

  • JRE (Java Runtime Environment)

    • 定义：Java运行环境。
    • 构成：JRE = JVM + Java核心类库。核心类库提供了Java程序运行时所必需的基础组件（如String,
      Object等）。
    • 作用：如果只是想运行一个已经编译好的Java程序，那么只需要安装JRE即可。

  • JDK (Java Development Kit)

    • 定义：Java开发工具包。
    • 构成：JDK = JRE + Java开发工具。开发工具包括编译器（javac.exe）、打包工具（jar.exe）、调试工具等。
    • 作用：对于Java开发者来说，必须安装JDK才能进行程序的开发、编译和调试。

总结：JDK > JRE > JVM。开发者使用 JDK 进行开发，而最终用户只需要
JRE 即可运行程序。

1.1.2 Java平台的三大版本

针对不同的应用开发领域，Java提供了三个主要的平台版本。

1.2 Java程序的基本构成与分类

1.2.1 程序入口：main 方法

一个标准的Java独立应用程序（Application）必须包含一个main()方法作为程序的执行入口。JVM在启动程序时，会寻找并执行这个main方法。

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// 一个包含main方法的标准Java类
public class MyApplication {
    /**
     * 这是程序的入口点。
     * public static void main(String[] args) 是一个固定的写法。
     * @param args 接收命令行传入的参数
     */
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}

1.2.2 已废弃的技术：Java小程序 (Applet)

在早期的Web开发中，存在一种被称为Java
Applet的技术。它是一种可以嵌入到网页中运行的小型Java程序，无需main方法，由浏览器中的Java插件负责加载和执行。

注意：由于安全问题和现代Web技术（如HTML5,
JavaScript）的兴起，Applet技术已经被主流浏览器厂商放弃支持，并从Java
11开始被正式废弃。在现代开发中，我们已不再使用此技术。

1.3 Java与其他语言的比较

1.3.1 Java vs. C++

Java在设计之初借鉴了C++，但为了提升开发效率和安全性，做出了诸多改变。

1.3.2 Oracle JDK vs. OpenJDK

在选择JDK时，我们常常会遇到Oracle
JDK和OpenJDK，理解它们的区别对于企业和个人开发者都非常重要。