Java 基础是学习 JavaEE 、大数据 、Android 开发的基石！

第一章：软件开发介绍

1.1 软件开发

• 软件，即一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合。
• 分类：
  • 系统软件。
  • 应用软件。

1.2 人机交互方式

• 图形化界面（GUI，Graphical User Interface）：这种方式简单直观，使用者易于接受，容易上手操作。
• 命令行方式（CLI，Command Line Interface）：需要有一个控制台，输入特定的指令，让计算机完成一些操作。较为麻烦，需要记住一些命令。

第二章：计算机语言介绍

2.1 什么是计算机语言？

• 语言：是人和人之间用于沟通的一种方式。例如：中国人和中国人之间用普通话沟通，而中国人和外国人之间用英语沟通。
• 计算机语言：人和计算机交流的方式。

• 如果人要和计算机交流，那么就要学习计算机语言。
• 计算机语言有很多种，如：C 、C++ 、Java 、Python 等等。

2.2 计算机语言的分类

• ① 第一代语言：机器语言，指令以二进制代码形式存在。
• ② 第二代语言：汇编语言，借助助记符表示一条机器指令。
• ③ 第三代语言：高级语言。
  • 面向过程的语言： C 、Pascal 、Fortran 、C++等。
  • 面向对象的语言： C++ 、Java 、Python 、Scala等。

第三章：Java语言

3.1 概述

• Java 语言是 SUN（Stanford University Network，斯坦福大学网络公司）于 1995 年推出的一门高级编程语言。
• Java 语言是一种面向 Internet 的编程语言。Java 一开始富有吸引力是因为 Java 程序可以在 Web 浏览器中运行。这些 Java 程序被称为 Java 小程序（applet）。applet ~~使用现代的图形用户界面和 web 用户进行交互。applet ~~内嵌在 HTML 代码中，目前 ~~applet ~~已废弃。
• 随着 Java 技术在 web 方面的不断成熟，已经成为 web 应用程序的首选开发语言。

3.2 Java 简史

• 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：JDK1.5，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 JDK8.0，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 JDK10.0，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。
• ……

3.3 Java 技术体系平台

• Java SE（Java Standard Edition）标准版：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 。
• Java EE（Java Enterprise Edition）企业版：是为开发企业环境下的应用程序提供一套解决方案。该技术体系中包含的技术如：Servlet 、JSP 等，主要针对于 web 应用程序的开发。此版本以前称为 J2EE 。
• Java ME（Java Micro Edition）小型版：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。目前，已经被 Android 和 iOS 取代。

3.4 Java 在各领域的应用

• 企业级应用：主要指复杂的大企业的软件系统、各种类型的网络。Java 的安全机制以及它的跨平台的优势，使得它在分布式系统领域开发中有广泛的应用。应用领域包括：金融、电信、交通、电子商务等。
• Android 平台应用：Android 应用程序使用 Java 语言编写。Android 开发水平的高低很大程序上取决于 Java 语言核心能力是否扎实。
• 大数据平台开发：各类框架有 Hadoop 、Spark 、Storm 、Flink 等，就这类技术生态圈来讲，还有各种中间件如：Flume 、Kafka 、Sqoop 等等，这些框架以及工具大多数是用 Java 编写而成的，但提供诸如 Java 、Scala 、Python 、R 等各种语言 API 供编程。
• 移动终端应用：主要表现在消费和嵌入式领域，是指在各种小型设备上的应用，包括手机、PDA 、机顶盒、汽车通信设备等。

3.5 Java 语言的诞生

• Java 之父 James Gosling 团队在开发 Green 项目时，发现 C 缺少垃圾回收系统，还有可移植的安全性、分布程序设计和多线程功能。最后，他们想要一种易于移植到各种设备上的平台。
• Java 确实是从 C 语言和 C 语言继承了许多成份，甚至可以将 Java 看成是 类C语言 发展和衍生的产物。比如Java语言的变量声明，操作符形式，参数传递，流程控制等方面和 C 语言、C 语言完全相同。但同时，Java 是一个 纯粹的面向对象 的程序设计语言，它继承了 C++ 语言面向对象技术的核心。Java 舍弃了 C 语言中容易引起错误的指针（以引用取代）、运算符重载（operator overloading）、多重继承（以接口取代）等特性， 增加了垃圾回收器功能 用于回收不再被引用的对象所占据的内存空间。JDK 1.5 又引入了泛型编程（GenericProgramming）、类型安全的枚举、不定长参数和自动装/拆箱。

3.6 Java 语言的主要特性

• Java 语言是易学的 。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 Java 。
• Java 语言是强制面向对象的 。Java 语言提供类、接口和继承等原语，为了简单起见，只支持类之间的单继承，但支持接口之间的多继承，并支持类与接口之间的实现机制（关键字为 implements ）。
• Java 语言是分布式的 。Java 语言支持 Internet 应用的开发，在基本的 Java 应用编程接口中有一个网络应用编程接口（ java net ），它提供了用于网络应用编程的类库，包括 URL 、URLConnection 、Socket 、ServerSocket 等。Java 的 RMI（远程方法激活）机制也是开发分布式应用的重要手段。
• Java 语言是健壮的 。Java 的强类型机制、异常处理、垃圾的自动收集等是 Java 程序健壮性的重要保证。对指针的丢弃是 Java 的明智选择。
• Java 语言是安全的 。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恶意代码的攻击。如：安全防范机制（类 ClassLoader ），如分配不同的名字空间以防替代本地的同名类、字节代码检查。
• Java 语言是体系结构中立的 。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。
• Java 语言是解释型的 。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 平台的任何系统的解释器中运行。
• Java 是性能略高的 。与那些解释型的高级脚本语言相比，Java 的性能还是较优的。
• Java 语言是原生支持多线程的 。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。

第四章：Java 语言运行机制及运行过程

4.1 Java 语言的特点

• ① 面向对象：
  • 两个基本概念：类、对象。
  • 三大特性：封装、继承、多态。
• ② 健壮性：
  • 吸收了 C、C++ 语言的优点，去掉了其影响程序健壮性的部分（如指针、内存的申请和释放等），提供了一个相对安全的内存管理和访问机制。
• ③ 跨平台性：
  • 跨平台性：通过 Java 语言编写的应用程序在不同的系统平台上都可以运行。
  • 原理：只要在需要运行 Java 应用程序的操作系统上，先安装一个 Java 虚拟机（ JVM ，Java Virtual Machine ）即可，由 JVM 来负责 Java 程序在该系统中的运行。

4.2 跨平台性

• 因为有了 JVM ，同一个 Java 程序在三个不同的操作系统中都可以执行，这样就实现了 Java 程序的跨平台性。

4.3 Java 的两种核心机制

4.3.1 Java 虚拟机（Java Virtual Machine）

• JVM 是一个虚拟的计算机，具有指令集并使用不同的存储区域。负责执行指令，管理数据、内存、寄存器。
• 对于不同的平台，有不同的虚拟机。
• 只有某平台提供了对应的 Java 虚拟机，Java 程序才可以在此平台上运行。
• Java 虚拟机机制屏蔽了底层运行平台的差别，实现了“一次编译，到处运行”。

4.3.2 垃圾收集机制（Garbage Collection）

• 不再使用的内存空间应回收—-垃圾回收。
  • 在 C 、C++ 等语言中，由程序员负责回收无用内存。
  • 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 空间的时候，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。

Java 程序还会出现内存泄露和内存溢出问题。

第五章：Java 的环境搭建

5.1 什么是 JDK 、JRE ？

• JDK（ Java Development Kit ，Java 开发工具包）：
  • JDK 是提供给Java开发人员使用的，其中包含了 Java 的开发工具，也包括了 JRE 。所以安装了 JDK ，就不用再单独安装 JRE 了。
  • 其中的开发工具：编译工具（ javac.exe ）和执行工具（ java.exe ）等。
• JRE（ Java Runtime Environment ，Java 运行环境）：
  • 包括Java虚拟机（ JVM ）和 Java 程序所需要的核心类库等。
  • 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。
• 简而言之，使用 JDK 的开发工具完成的 Java 程序，交给 JRE 去运行。

5.2 JDK、JRE和JVM的关系

• JDK = JRE + 开发工具集（如：javac 编译工具等）。
• JRE = JVM + Java SE 标准类库。

5.3 下载并安装JDK

5.3.1 下载地址

• 官网地址。
• 网速不行，请点这里jdk-7u7-windows-x64.zipjdk-8u131-windows-x64.zipjdk-9.0.1_windows-x64_bin.zipjdk-11.0.6_windows-x64_bin.zip。

5.3.2 安装JDK

• 傻瓜式安装，下一步即可。
• 建议：安装路径中不要有中文或者空格等特殊符号 。
• 如果操作系统是 64 位的，软件尽量选择支持 64 位的（除非软件本身不区分），貌似现在很多操作系统都不提供 32 位的吧。

5.4 配置环境变量

• 以 win10 系统下的 Java 环境变量配置为例进行说明。
• 右键点击 此电脑 ，选择 属性 项。

• 点击 高级系统设置 ，在弹出的系统属性框中，选择 高级 选项卡（默认即显示该选项卡），点击 环境变量 。

• 在弹出的 环境变量 框，中选择下方的系统变量，点击新建。

• 在弹出的 新建系统变量 框中，输入变量名和变量值，点击确定。
• 变量名为：JAVA_HOME 。
• 变量值为 JDK 的安装路径，到 bin 目录的上一层即可。比如 D:\develop\Java\jdk-11.0.6 。

注意：为防止路径输入错误，可以打开文件夹，拷贝路径。

• 点击确定后，系统变量中会出现一条新的记录。

• 然后选中 系统变量 中的 Path 变量，点击 编辑 按钮，将刚才创建的 JAVA_HOME 变量添加到 Path 变量中。

• 在弹出的 编辑系统变量 框中，点击 新建 ，输入 %JAVA_HOME%\bin 。

• 至此，Java 环境变量配置完毕，打开命令行窗口，验证配置是否成功。
• 如果之前已经打开命令行窗口，需要关闭重新启动才可。在非 JDK 安装的 bin 目录下，输入 java 或者 javac 命令，查看效果。

第六章：入门程序 HelloWorld

6.1 开发步骤

• ① 将 Java 代码编写到扩展名为 .java 的文件中。
• ② 通过 javac 命令对该 Java 文件进行 编译 。
• ③ 通过 java 命令对生成的 class 文件进行 运行 。

6.2 应用示例

• 示例：

package day01;
/**
 * @author 许大仙
 * @version 1.0
 * @since 2021-05-07 19:31
 */
public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello World");
    }
}

6.3 HelloWorld 案例常见错误

• 单词拼写错误
  • 正确：class ，错误：Class 。
  • 正确：String ，错误：string 。
  • 正确：System ，错误：system 。
  • 正确：main ，错误：mian 。
• Java 语言是一门严格区分大小写的语言。
• 标点符号使用问题：
  • 不能使用中文符号，英文半角的标点符号（正确）。
  • 括号问题，成对出现。

6.4 Java 程序的结构和格式

• 结构：

类{
    方法{
        语句;
    }
}

• 格式：
  • 每一级缩进一个 tab 键。
  • {} 的左半部分在行尾，右半部分单独一行，和它成对的 { 的行首对齐。

6.5 Java 程序的入口

• Java 程序的入口是 main 方法：

public static void main(String[] args){
}

6.6 编写 Java 程序时应该注意的问题

6.6.1 编码和解码

• 编码过程：字符根据编码表转换为二进制的数值。
• 解码过程：将二进制数值根据编码表转换为字符。
• 乱码：编码和解码过程中使用的字符集不一致。

6.6.2 大小写问题

• 源文件名：不区分大小写，但是建议区分。
• 字节码文件名和类名：区分大小写。
• 代码中：区分大小写。

6.6.3 源文件名和类名一致问题

• ① 源文件名是否必须和类名一致？public ？
  • 如果这个类不是 public 的，那么源文件名可以和类名不一致。
  • 如果这个类是 public 的，那么源文件名必须和类名一致。
  • 建议 ：不管是否是 public 的，都要和源文件名保持一致，而且一个源文件尽量只写一个类，目的是为了好维护。
• ② 一个源文件中是否可以有多个类，public ？
  • 一个源文件中可以有多个类，编译后会生成多个 .class 字节码文件。
  • 但是一个源文件中只能有一个 public 的类。
• ③ main 必须在 public 的类中吗？
  • 不是。

6.7 程序总结

• Java 源文件以 .java 为扩展名。源文件的基本组成部分是类（class）。
• Java 应用程序的执行入口是 main()方法 ，它有固定的书写格式：

public static void main(String[] args) {}

• 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。
• 大括号都是成对出现的，缺一不可。
• 一个源文件中最多有一个 public 类，其它类的个数不限，如果源文件包含一个 public 类，则文件名必须按该类名命名。