第一讲　Java语言概述

2019-11-18 13:55:30

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供稿：网友

　　★ 第一讲　java语言概述

【课前思考】
　　1. 一门新的语言的产生是否需要借鉴以前的编程语言？
　　2. 在java语言出现之前是否存在其它跨平台的语言？
　　3. 有哪些编程语言是面向对象的？而哪些编程语言是面向过程的？从编程思路上存在着哪些本质差别？C＋＋语言是面向对象的还是面向过程的？
　　4. 一段优秀的程序代码是否应该是可读性极强的？程序员之间是否应该遵循相同的编程规范？
　　5. 一个程序员编好的代码假如需要让别的程序员使用，如何提供该代码的使用说明？

1．1 java语言的发展史

1.1.1 java语言在互联网时代获得巨大成功

java语言具有安全、跨平台、面向对象、简单、适用于网络等显著特点，java语言已经成为最流行的网络编程语言。

在经历了以大型机为代表的集中计算模式和以PC机为代表的分散计算模式之后，互联网的出现使得计算模式进入了网络计算时代。网络计算模式的一个特点是计算机是异构的，即计算机的类型和操作系统是不一样的，例如SUN工作站的硬件是SPARC体系，软件是UNIX中的Solaris操作系统，而PC机的硬件是INTEL体系，操作系统是windows或者是linux。网络计算模式的另一个特点是代码可以通过网络在各种计算机上进行迁移，这就迫切需要一种跨平台的编程语言，使得用它编写的程序能够在网络中的各种计算机上能够正常运行，java就是在这种需求下应运而生的。

1.1.2 java语言的产生

C语言是面向过程的语言，也是使用率非常高的语言；而面向对象的思想引入到编程语言之后，C语言就被改造成为面向对象的C＋＋语言，得到了广泛的应用。但是C＋＋语言必须兼容C语言，因此C＋＋语言是面向过程和面向对象混合的语言。

java语言产生于C＋＋语言之后，是完全的面向对象的编程语言，充分吸取了C＋＋语言的优点，采用了程序员所熟悉的C和C＋＋语言的许多语法，同时又去掉了C语言中指针、内存申请和释放等影响程序健壮性的部分。

java语言的一个目标是跨平台，因此采用了解释执行而不是编译执行的运行环境，在执行过程中根据所在的不同的硬件平台把程序解释为当前的机器码，实现跨平台运行。而动态下载程序代码的机制完全是为了适应网络计算的特点，程序可以根据需要把代码实时的从服务器中下载过来执行，在此之前还没有任何一种语言能够支持这一点。

1．2 java的工作原理

1.2.1 java虚拟机(1)

java虚拟机是软件模拟的计算机，可以在任何处理器上（无论是在计算机中还是在其它电子设备中）安全并且兼容的执行保存在.class文件中的字节码。java虚拟机的"机器码"保存在.class文件中，有时也可以称之为字节码文件。java程序的跨平台主要是指字节码文件可以在任何具有java虚拟机的计算机或者电子设备上运行，java虚拟机中的java解释器（java命令）负责将字节码文件解释成为特定的机器码进行运行。

1.2.1 java虚拟机(2)

但是，java虚拟机的建立需要针对不同的软硬件平台做专门的实现，既要考虑处理器的型号，也要考虑操作系统的种类。如下图所示，目前在SPARC结构、X86结构、MipS和PPC等嵌入式处理芯片上、在UNIX、Linux、windows和部分实时操作系统上都有java虚拟机的实现。

1.2.2 无用内存自动回收机制

在java运行环境中，始终存在着一个系统级的线程，专门跟踪内存的使用情况，定期检测出不再使用的内存，并进行自动回收，避免了内存的泄露，也减轻了程序员的工作量。

1.2.3 代码安全性检查机制
　　字节码的执行需要经过三个步骤，首先由类装载器（class loader）负责把类文件（.class文件）加载到java虚拟机中，在此过程需要检验该类文件是否符合类文件规范；其次字节码校验器（bytecode verifier）检查该类文件的代码中是否存在着某些非法操作，例如applet程序中写本机文件系统的操作；假如字节码校验器检验通过，由java解释器负责把该类文件解释成为机器码进行执行。java虚拟机采用的是"沙箱"运行模式，即把java程序的代码和数据都限制在一定内存空间里执行，不答应程序访问该内存空间外的内存，假如是applet程序，还不答应访问客户端机器的文件系统。

1.2.4 Java语言的特点

java与C/C++语言的比较：

a．全局变量
　　java程序不能定义程序的全局变量，而类中的公共、静态变量就相当于这个类的全局变量。这样就使全局变量封装在类中，保证了安全性，而在C/C++语言中，由于不加封装的全局变量往往会由于使用不当而造成系统的崩溃。

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