Java编程基础
1.JAVA教程第一讲Java语言概述09-29
2.JAVA教程第二讲Java语言基础知识09-29
3.JAVA教程第三讲Java语言中的面向对象特性09-29
4.JAVA教程第四讲Java的例外处理和I/O流10-02
5.JAVA教程第五讲AWT图形用户界面设计10-02
6.JAVA教程第六讲Java的线程和Java Applet 10-02
7.JAVA教程第七讲Swing用户界面设计10-02
8.JAVA教程第八讲Java网络编程10-12
9.Java新手入门的30个基本概念11-16
解析Java的多线程机制01-07
JAVA程序员必读---编程中的一些共同的问题01-07
初学Java注意什么？01-07
Java常见问题集锦（来自Sun中国官方站）01-07
JAVA规则开发篇
前言:
在我们学习Java的过程中,掌握其中的基本概念对我们的学习无论是J2SE,J2EE,J2ME都是很重要的,J2SE是Java的基础,所以有必要对其中的基本概念做以归纳,以便大家在以后的学习过程中更好的理解java的精髓,在此我总结了30条基本的概念。
Java概述:
目前Java主要应用于中间件的开发(middleware)---处理客户机于服务器之间的通信技术,早期的实践证明,Java不适合pc应用程序的开发,其发展逐渐变成在开发手持设备,互联网信息站,及车载计算机的开发.Java于其他语言所不同的是程序运行时提供了平台的独立性,称许可以在windows,solaris,linux其他操作系统上使用完全相同的代码.Java的语法与C++语法类似,C++/C程序员很容易掌握,而且Java是完全的彻底的面向对象的,其中提出了很好的GC(Garbage Collector)垃圾处理机制,防止内存溢出。
Java的白皮书为我们提出了Java语言的11个关键特性。
(1)Easy:Java的语法比C++的相对简单,另一个方面就是Java能使软件在很小的机器上运行,基础解释其和类库的支持的大小约为40kb,增加基本的标准库和线程支持的内存需要增加125kb。
(2)分布式:Java带有很强大的TCP/IP协议宓睦 炭?Java应用程序能够通过URL来穿过网络来访问远程对象,由于servlet机制的出现,使Java编程非常的高效,现在许多的大的web server都支持servlet。
(3)OO:面向对象设计是把重点放在对象及对象的接口上的一个编程技术.其面向对象和C++有很多不同,在与多重继承的处理及Java的原类模型。
(4)健壮特性:Java采取了一个安全指针模型,能减小重写内存和数据崩溃的可能型。
(5)安全:Java用来设计网路和分布系统,这带来了新的安全问题,Java可以用来构建防病毒和防攻击的System.事实证明Java在防毒这一方面做的比较好。
(6)中立体系结构:Java编译其生成体系结构中立的目标文件格式可以在很多处理器上执行,编译器产生的指令字节码(Javabytecode)实现此特性,此字节码可以在任何机器上解释执行。
(7)可移植性:Java中对基本数据结构类型的大小和算法都有严格的规定所以可移植性很好。
(8)多线程:Java处理多线程的过程很简单,Java把多线程实现交给底下操作系统或线程程序完成.所以多线程是Java作为服务器端开发语言的流行原因之一。
(9)Applet和servlet:能够在网页上执行的程序叫Applet,需要支持Java的浏览器很多,而applet支持动态的网页,这是很多其他语言所不能做到的。
Java新手入门的30个基本概念
基本概念:
1.OOP中唯一关系的是对象的接口是什么,就像计算机的销售商她不管电源内部结构是怎样的,他只关系能否给你提供电就行了,也就是只要知道can or not而不是how and why.所有的程序是由一定的属性和行为对象组成的,不同的对象的访问通过函数调用来完成,对象间所有的交流都是通过方法调用,通过对封装对象数据,很大限度上提高复用率。
2.OOP中最重要的思想是类,类是模板是蓝图,从类中构造一个对象,即创建了这个类的一个实例(instance)。
3.封装:就是把数据和行为结合起在一个包中)并对对象使用者隐藏数据的实现过程,一个对象中的数据叫他的实例字段(instance field)。
4.通过扩展一个类来获得一个新类叫继承(inheritance),而所有的类都是由Object根超类扩展而得,根超类下文会做介绍。
5.对象的3个主要特性
behavior---说明这个对象能做什么.
state---当对象施加方法时对象的反映.
identity---与其他相似行为对象的区分标志.
每个对象有唯一的indentity 而这3者之间相互影响.
6.类之间的关系:
use-a :依赖关系
has-a :聚合关系
is-a :继承关系--例:A类继承了B类,此时A类不仅有了B类的方法,还有其自己的方法.(个性存在于共性中)
7.构造对象使用构造器:构造器的提出,构造器是一种特殊的方法,构造对象并对其初始化。
例:Data类的构造器叫Data
new Data()---构造一个新对象,且初始化当前时间.
Data happyday=new Data()---把一个对象赋值给一个变量happyday,从而使该对象能够多次使用,此处要声明的使变量与对象变量二者是不同的.new返回的值是一个引用。
构造器特点:构造器可以有0个,一个或多个参数
构造器和类有相同的名字
一个类可以有多个构造器
构造器没有返回值
构造器总是和new运算符一起使用.
8.重载:当多个方法具有相同的名字而含有不同的参数时,便发生重载.编译器必须挑选出调用哪个方法。
9.包(package)Java允许把一个或多个类收集在一起成为一组,称作包,以便于组织任务,标准Java库分为许多包https://www.doczj.com/doc/c88037737.html,ng java.util java,net等,包是分层次的所有的java包都在java和javax包层次内。
10.继承思想:允许在已经存在的类的基础上构建新的类,当你继承一个已经存在的类时,那么你就复用了这个类的方法和字段,同时你可以在新类中添加新的方法和字段。
11.扩展类:扩展类充分体现了is-a的继承关系. 形式为:class (子类) extends (基类)。
12.多态:在java中,对象变量是多态的.而java中不支持多重继承。
13.动态绑定:调用对象方法的机制。
(1)编译器检查对象声明的类型和方法名。
(2)编译器检查方法调用的参数类型。
(3)静态绑定:若方法类型为priavte static final 编译器会准确知道该调用哪个方法。
(4)当程序运行并且使用动态绑定来调用一个方法时,那么虚拟机必须调用x所指向的对
象的实际类型相匹配的方法版本。
(5)动态绑定:是很重要的特性,它能使程序变得可扩展而不需要重编译已存代码。
14.final类:为防止他人从你的类上派生新类,此类是不可扩展的。
15.动态调用比静态调用花费的时间要长。
16.抽象类:规定一个或多个抽象方法的类本身必须定义为abstract。
例: public abstract string getDescripition
17.Java中的每一个类都是从Object类扩展而来的。
18.object类中的equal和toString方法。
equal用于测试一个对象是否同另一个对象相等。
toString返回一个代表该对象的字符串,几乎每一个类都会重载该方法,以便返回当前状态的正确表示.
(toString 方法是一个很重要的方法)
19.通用编程:任何类类型的所有值都可以同object类性的变量来代替。
20.数组列表:ArrayList动态数组列表,是一个类库,定义在java.uitl包中,可自动调节数组的大小。
21.class类object类中的getclass方法返回ckass类型的一个实例,程序启动时包含在main方法的类会被加载,虚拟机要加载他需要的所有类,每一个加载的类都要加载它需要的类。
22.class类为编写可动态操纵java代码的程序提供了强大的功能反射,这项功能为JavaBeans特别有用,使用反射Java能支持VB程序员习惯使用的工具。
能够分析类能力的程序叫反射器,Java中提供此功能的包叫https://www.doczj.com/doc/c88037737.html,ng.reflect反射机制十分强大.
1.在运行时分析类的能力。
2.在运行时探察类的对象。
3.实现通用数组操纵代码。
4.提供方法对象。
而此机制主要针对是工具者而不是应用及程序。
反射机制中的最重要的部分是允许你检查类的结构.用到的API有:
https://www.doczj.com/doc/c88037737.html,ng.reflect.Field 返回字段.
java.reflect.Method 返回方法.
https://www.doczj.com/doc/c88037737.html,ng.reflect.Constructor 返回参数.
方法指针:java没有方法指针,把一个方法的地址传给另一个方法,可以在后面调用它,而接口是更好的解决方案。
23.接口(Interface)说明类该做什么而不指定如何去做,一个类可以实现一个或多个interface。
24.接口不是一个类,而是对符合接口要求的类的一套规范。
若实现一个接口需要2个步骤:
1.声明类需要实现的指定接口。
2.提供接口中的所有方法的定义。
声明一个类实现一个接口需要使用implements 关键字
class actionB implements Comparable 其actionb需要提供CompareTo方法,接口不是类,不能用new实例化一个接口.
25.一个类只有一个超类,但一个类能实现多个接口。Java中的一个重要接口：Cloneable
26.接口和回调.编程一个常用的模式是回调模式,在这种模式中你可以指定当一个特定时间发生时回调对象上的方法。
例:ActionListener 接口监听.
类似的API有:java.swing.JOptionPane
java.swing.Timer
java.awt.Tookit
27.对象clone:clone方法是object一个保护方法,这意味着你的代码不能简单的调用它。
28.内部类:一个内部类的定义是定义在另一个内部的类。
原因是:
1.一个内部类的对象能够访问创建它的对象的实现,包括私有数据。
2.对于同一个包中的其他类来说,内部类能够隐藏起来。
3.匿名内部类可以很方便的定义回调。
4.使用内部类可以非常方便的编写事件驱动程序。
29.代理类(proxy):
1.指定接口要求所有代码
2.object类定义的所有的方法(toString equals)
30.数据类型:Java是强调类型的语言,每个变量都必须先申明它都类型,java中总共有8个基本类型.4种是整型,2种是浮点型,一种是字符型,被用于Unicode编码中的字符,布尔型。
Java语言由语法规则和类库两部分组成，其中语法规则确定了Java程序的书写规范，学习好语法规则是Java语言，也是所有编程语言的基本功。本文主要向大家简单介绍一下Java 的语法规则。Java语言与C/C++语言有着紧密的联系，Java中的许多术语来自于C++，起语法也来自于C++。因此Java的语法和c++的语法计划一模一样。下面简单介绍一下Java的具体语法。
一、Java的词法
1、标识符
标识符是类、变量和方法等的名字，作用是让编译器能够识别它们。在Java语言中，标识符可以包含数字、字母、下划线(_)和美圆符号($)，但是不能以数字作为开头。与C/C++语言不同的是，Java语言还可以将一些非拉丁字母包含在标识符中，这是因为Java语言使用的是Unicode字符，所有的十六进制00C0以上的Unicode字符都可以用在标识符中。但是Java 语言的关键字是不能用来作为标识符的。
我们在使用标识符的时候应该尽量表达所要表示的类、变量、方法等的含义。另外，标识符中可以使用下划线，我们应该充分利用这一点以提高程序的可读性。
2、关键字
以下是Java的全部关键字：
abstract double int strictfp**
boolean else interface super
break extends long switch
byte final native synchronized
case finally new this
catch float package throw
char for private throws
class goto* protected transient
const* if public try
continue implements return void
default import short volatile
do instanceof static while
* 尚未使用的关键字
** 为Java 2增加的关键字
3、注释
Java有三种形式的注释：
第一种是C语言的传统注释方式，即将“/*”和“*/”之间的文本都视为注释，这种注释可以跨越多行。
第二种是C++风格的注释，即将“//”之后直到行尾的文本都视为注释，这种注释只能包含一行。
第三种是Java新增加的注释方式，即将“/**”和“*/”之间的文本都视为注释，这种注释也可以夸耀多行。注意，这种注释方式生成的注释将作为Javadoc文档保存。
二、操作符
1、算术操作符
操作符用途优先级结合性
++，-- 自动递增，自动递减2(仅次于括号) 从右到左
+，- 一元加，一元减2 从右到左
*，/ 乘，除3 从左到右
% 取余(求模) 3 从左到右
+，- 加，减4 从左到右
2、布尔运算与关系运算符
操作符用途优先级结合性
>,<,>=,<= 测试相对大小6 从左到右
== 测试相等性7 从左到右
!= 测试不等性7 从左到右
?: 根据第一个操作数返回后两个操作数之一13 从左到右
! 非2 从右到左
& 布尔与8 从左到右
^ 异或9 从左到右
| 布尔或10 从左到右
&& 条件与11 从左到右
|| 条件或12 从左到右
3、位操作符
操作符用途优先级结合性
~ 非(位求补) 2 从右到左
<<,>> 左移，右移5 从左到右
>>> 当作无符号右移5 从左到右
& 位和8 从左到右
^ 位异或9 从左到右
| 位或10 从左到右
4、赋值操作符
操作符用途优先级结合性
= 赋值14 从右到左
*= 操作同时赋值14 从右到左
/= 操作同时赋值14 从右到左
%= 操作同时赋值14 从右到左
+= 操作同时赋值14 从右到左
-= 操作同时赋值14 从右到左
>>= 操作同时赋值14 从右到左
<<= 操作同时赋值14 从右到左
>>>= 操作同时赋值14 从右到左
^= 操作同时赋值14 从右到左
|= 操作同时赋值14 从右到左
&= 操作同时赋值14 从右到左
5、特殊操作符
cast操作符将一种数据类型转换成为另一种数据类型，cast应写成把要校正操作数的类型名放在括号中。
例如：int i; long l; l=7876547; i=(int)l; 如果给高精度的变量赋予一个低精度值，则不需校正。类型校正操作符的优先级为2，结合性为从右到左结合。
将以上讲到的操作符的优先级总结如下：
优先级运算符结合顺序
1 []数组运算.点运算符（）调用方法从左到右
2 ! ~ ++ -- +(一元加) -(一元减) （）强制类型转换new 从右到左
3 * / % 从左到右
4 +(二元加) -(二元减) 从左到右
5 >> << >>> 从左到右
6 < <= > >= instanceof 从左到右
7 == != 从左到右
8 & 从左到右
9 ^ 从左到右
10 | 从左到右
11 && 从左到右
12 || 从左到右
13 ?: 从左到右
14 = += -= *= /= %= &= |= ^= <<= >>= >>>= 从右到左
三、常量
1、整型常量
在Java语言中，整型常量有三种形式，它们分别是：十进制、八进制、十六进制。
需要注意的是十进制数不能以0开头，这是因为八进制的数是以0开头的，而十六进制数以0x或0X开头。
2、浮点型常量
浮点数只能表示十进制数。浮点数有两种表示方法，即标准表示法和科学记数法。浮点数又分为单精度数和双精度数。
3、布尔型常量
布尔型常量有两个值：ture(或TURE)和false(或FALSE)它们分别表示真和假，这两个值用来表示事物的状态，它们必居其一。通过测量布尔值可以判断是否执行某个步骤。
4、字符型常量
字符型常量是一个单一的字符，其形式是由两个单引号引起来的一个字符。但是两个单引号引起来的不能是单引号和反斜杠，即‘’和‘\’是不正确的写法。
大家一定要记住，Java语言中的字符是16位的Unicode字符，这与C/C++等语言是不一样的。
同C/C++语言一样，Java语言也有转意序列。Java中的转意序列的功能见下表：
转义序列标准形式功能描述
\ 继续
\n NL 回车换行
\t HT 水平制表符
\b BS 后退一格
\r CR 回车不换行
\f FF 换页
\ 单引号
\\ \ 反斜杠
\" " 双引号
\ddd 0ddd 八进制模式
\xddd 0xddd 十六进制模式
\udddd 0xdddd Unicode双字节字符
字符串常量
字符串常量是由双引号引起来的一系列字符，与C/C++语言中不同的是，Java语言中的字符串不是通过字符数组来实现的，而是通过字符串类（即String类）来实现的。
四、变量和数据类型
在Java中，数据的类型可以分为四种：基本数据类型、数组类型、类和接口类型。任何数据都一定是上述数据类型的一种。
其中基本数据类型可以分为四大类：布尔型、字符型、整数型和浮点型。这些类型的数据与前面介绍的常量的类型基本相同，在此不再多说。下面将整数型和浮点型变量的取值范围列出：
表一、
类型宽度取值范围
byte 8位-256到256
short 16位-32768到32767
int 32位-2147483648到2147483647
long 64位-9223372036854775808到9223372036854775807
表二、
进制整数长整数
十进制最大正整数2147483647(2的31次方减1) 923372036854775807L(2的63次方减1) 八进制最大正整数0777********(2的31次方减1) 07777777777777777777L(2的63次方减1)
最小负整数020*********(-2的31次方) 04000000000000000000L(-2的63次方)
十六进制最大正整数0x7fffffff(2的31次方减1) 0x7fffffffffffffffL(2的63次方减1)
最小负整数0x80000000(-2的31次方) 0x8000000000000000L(-2的63次方)
浮点数能表示的数值从小到大分别是：负无穷大、负有限值、负零、正零、正有限值及正无穷大。其中正零和负零在进行数值比较的时候是相等的，但仍有办法分辨这两个值，例如在进行1.0/0.0的时候会得到正无穷大的结果。其它非零非无穷大的有限值是以s*m*(2^e)来表示的，s和m的取值范围见下表：
表三、
类型s m e
float +1或-1 小于2的24次方的正整数149到104的整数
double +1或-1 小于2的53次方的正整数1045到1000的整数
表四、float 最大值3640282347e+38f
非零最小值1.40239846e-45f
double 最大值1.79769313486231570e+308
非零最小值4.940656458412465334e-324
另外浮点数还有一些特殊值，见下表：float 最大值Float.MAX_VALUE
最小值Float.MIN_VALUE
正无穷大Float.POSITIVE_INFINITY
负无穷大Float.NEGATIVE_INFINITY
NaN Float.NaN
double 最大值Double.MAX_VALUE
最小值Double.MIN_VALUE
正无穷大Double.POSITIVE_INFINITY
负无穷大Double.NEGATIVE_INFINITY
NaN Double.NaN
与C/C++语言中不同的是，在Java语言中，所有的基本数据类型都有预设值，就是说当我们声明一个变量时，即使我们没有对它赋值，它的值也是一定的，而不像在C/C++中那样是不可预测的。具体个类型的预设值见下表：
基本数据类型预设值
Boolean false
Char \u000
Byte (byte)0
Short (short)0
Int 0
Long 0L
Float 0.0L
Double 0.0d
五、Java与C/C++的比较
由于Java的语法直接来源于C/C++,所以Java的程序控制语句与C/C++一模一样，在此不再多说。以下重点介绍一下Java与C/C++的不同。
指针
大家在使用C语言编程的时候想必都曾经因为指针的复杂计算而烦恼，在C/C++语言编程过程中，指针可能引起许多错误，这些复杂的指针算法所产生的错误常常让人迷惑不解，导致C/C++程序员在此浪费了大量的时间。考虑到这种原因，Java中取消了指针。指针的功能由参考(reference)所取代，这使得Java中对复杂数据结构的实现更加容易，因为用对象和对象数组实现复杂的数据结构更可靠。
函数
在Java中没有C/C++中应用广泛的函数，C/C++中通过函数实现的功能在Java中都是通过类和方法来实现的。
继承
C++支持多重继承，这是一个从多个父类中派生一个类的有效办法，但这种派生很复杂，也很容易产生问题。因此，Java中没有采用多重继承，但Java的Objective C协议接口能完成C++中多重继承的所有功能。
goto语句
大家知道，在使用高级语言编程时过多的使用goto语句会使程序变得十分混乱，因此Java 中也没有使用goto语句。但是不可否认，当程序比较容易控制的时候，适当使用goto语句能使程序的运行更快捷，因此Java中使用了多重break和continue语句(允许break和continue 语句使用标签)实现C++种goto语句的功能。
联合和结构
在C++中有三种数据结构：联合、结构和类；Java中只有类，它可以实现上述三者的功能。
字符串
在C/C++中，字符串是通过字符数组实现的，但是由于数组的空间不是动态分配的，这容易出现越界错误，例如：常有预先设定的字符数组不能容纳后输入的字符串。在Java中，字符串是一类特定的对象，这使得字符串更具有一致性和可预见性。
Typedef、Define和预处理器
Java中不需要#define语句、预处理器或者typedef，但需要头文件。在Java中一个类的信息必须包含在一个文件中，而C/C++中有关类的信息可能分散在多个文件中。
数据类型的自动强制转换
在Java中强制一种类型的数据元素变成一种不太精确的数据类型需要编程人员采用预测方法
1.1 java语言的发展史
1.1.1java语言在互联网时代获得巨大成功
大家想一想，在PC下用windows编写的程序能够不做修改就直接拿到UNIX系统上运行吗？显然是不可以的，因为程序的执行最终必须转换成为计算机硬件的机器指令来执行，专门为某种计算机硬件和操作系统编写的程序是不能够直接放到另外的计算机硬件上执行的，至少要做移植工作。要想让程序能够在不同的计算机上能够运行，就要求程序设计语言
是能够跨越各种软件和硬件平台的，而java满足了这一需求。
1995年，美国Sun Microsystems公司正式向IT业界推出了java语言，该语言具有安全、跨平台、面向对象、简单、适用于网络等显著特点，当时以web为主要形式的互联网正在迅猛发展，java语言的出现迅速引起所有程序员和软件公司的极大关注，程序员们纷纷尝试用java语言编写网络应用程序，并利用网络把程序发布到世界各地进行运行。包括IBM、Oracle、微软、Netscape、Apple、SGI等大公司纷纷与Sun Microsystems公司签订合同，授权使用java平台技术。微软公司总裁比尔盖茨先生在经过研究后认为"java语言是长时间以来最卓越的程序设计语言"。目前，java语言已经成为最流行的网络编程语言，截止到2001年中，全世界大约有310万java程序员，许多大学纷纷开设java课程，java正逐步成为世界上程序员最多的编程语言。
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，因此相应的编程语言基本上只是适用于单机系统，例如COBOL、FORTRAN、C、C＋＋等等；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。正是因为java语言符合了互联网时代的发展要求，才使它获得了巨大的成功。
1.1.2 java语言的产生
任何事物的产生既有必然的原因也有偶然的因素，java语言的出现也验证了这一点。1991年，美国Sun Microsystems公司的某个研究小组为了能够在消费电子产品上开发应用程序，积极寻找合适的编程语言。消费电子产品种类繁多，包括PDA、机顶盒、手机等等，即使是同一类消费电子产品所采用的处理芯片和操作系统也不相同，也存在着跨平台的问题。当时最流行的编程语言是C和C＋＋语言，Sun公司的研究人员就考虑是否可以采用C＋＋语言来编写消费电子产品的应用程序，但是研究表明，对于消费电子产品而言C＋＋语言过于复杂和庞大，并不适用，安全性也并不令人满意。于是，Bill Joy先生领导的研究小组就着手设计和开发出一种语言，称之为Oak。该语言采用了许多C语言的语法，提高了安全性，并且是面向对象的语言，但是Oak语言在商业上并未获得成功。时间转到了1995年，互联网在世界上蓬勃发展，Sun公司发现Oak语言所具有的跨平台、面向对象、安全性高等特点非常符合互联网的需要，于是改进了该语言的设计，要达到如下几个目标：
◇创建一种面向对象的程序设计语言，而不是面向过程的语言；
◇提供一个解释执行的程序运行环境，是程序代码独立于平台；
◇吸收C和C＋＋的优点，使程序员容易掌握；
◇去掉C和C＋＋中影响程序健壮性的部分，使程序更安全，例如指针、内存申请和释放；
◇实现多线程，使得程序能够同时执行多个任务；
◇提供动态下载程序代码的机制；
◇提供代码校验机制以保证安全性；
最终，Sun公司给该语言取名为java语言，造就了一代成功的编程语。
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解释器负责将字节码文件解释成为特定的机器码进行运行。java源程序需要通过编译器编译成为.class 文件（字节码文件），java程序的编译和执行过程——如图所示——
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。——如图所示——
1.2.2 无用内存自动回收机制
在程序的执行过程中，部分内存在使用过后就处于废弃状态，如果不及时进行无用内存的回收，就会导致内存泄漏，进而导致系统崩溃。在C＋＋语言中是由程序员进行内存回收的，程序员需要在编写程序的时候把不再使用的对象内存释放掉；但是这种人为的管理内存释放的方法却往往由于程序员的疏忽而致使内存无法回收，同时也增加了程序员的工作量。而在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
安全和方便总是相对矛盾的。java编程语言的出现使得客户端机器可以方便的从网络上下载java程序到本机上运行，但是如何保证该java程序不携带病毒或者不怀有其它险恶目的呢？如果java语言不能保证执行的安全性，那么它就不可能存活到今天。虽然有时候少数程序员会抱怨说applet连文件系统也不能访问，但是正是各种安全措施的实行才确保了java语言的生存
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；如果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，不允许程序访问该内存空间外的内存，如果是applet 程序，还不允许访问客户端机器的文件系统。
1.2.4 Java语言的特点(1)
1．简单、面向对象和为人所熟悉
java的简单首先体现在精简的系统上，力图用最小的系统实现足够多的功能；对硬件的要求不高，在小型的计算机上便可以良好的运行。和所有的新一代的程序设计语言一样，java 也采用了面向对象技术并更加彻底，所有的java程序和applet程序均是对象，封装性实现了模块化和信息隐藏，继承性实现了代码的复用，用户可以建立自己的类库。而且java采用的是相对简单的面向对象技术，去掉了运算符重载、多继承的复杂概念，而采用了单一继承、类强制转换、多线程、引用（非指针）等方式。无用内存自动回收机制也使得程序员不必费心管理内存，是程序设计更加简单，同时大大减少了出错的可能。java语言采用了C语言中的大部分语法，熟悉C语言的程序员会发现java语言在语法上与C语言极其相似。
2．鲁棒并且安全
java语言在编译及运行程序时，都要进行严格的检查。作为一种强制类型语言，java在编译和连接时都进行大量的类型检查，防止不匹配问题的发生。如果引用一个非法类型、或执行一个非法类型操作，java将在解释时指出该错误。在java程序中不能采用地址计算的方法通过指针访问内存单元，大大减少了错误发生的可能性；而且java的数组并非用指针实现，这样就可以在检查中避免数组越界的发生。无用内存自动回收机制也增加了java的鲁棒性。
作为网络语言，java必须提供足够的安全保障，并且要防止病毒的侵袭。java在运行应用程序时，严格检查其访问数据的权限，比如不允许网络上的应用程序修改本地的数据。下载到用户计算机中的字节代码在其被执行前要经过一个核实工具，一旦字节代码被核实，便由java解释器来执行，该解释器通过阻止对内存的直接访问来进一步提高java的安全性。同时java极高的鲁棒性也增强了java的安全性。
3．结构中立并且可以移植
网络上充满了各种不同类型的机器和操作系统，为使java程序能在网络的任何地方运行，java编译器编译生成了与体系结构无关的字节码结构文件格式。任何种类的计算机，只有在其处理器和操作系统上有java运行时环境，字节码文件就可以在该计算机上运行。即使是在单一系统的计算机上，结构中立也有非常大的作用。随着处理器结构的不断发展变化，程序员不得不编写各种版本的程序以在不同的处理器上运行，这使得开发出能够在所有平台上工作的软件集合是不可能的。而使用java将使同一版本的应用程序可以运行在所有的平台上。
体系结构的中立也使得java系统具有可移植性。java运行时系统可以移植到不同的处理器和操作系统上，java的编译器是由java语言实现的，解释器是由java语言和标准C语言实现的，因此可以较为方便的进行移植工作。
1.2.4 Java语言的特点(2)
4．高性能
虽然java是解释执行的，但它仍然具有非常高的性能，在一些特定的CPU上，java字节码可以快速的转换成为机器码进行执行。而且java字节码格式的设计就是针对机器码的
转换，实际转换时相当简便，自动的寄存器分配与编译器对字节码的一些优化可使之生成高质量的代码。随着java虚拟机的改进和"即时编译"（just in time）技术的出现使得java的执行速度有了更大的提高。
5．解释执行、多线程并且是动态的
如果你了解C语言和C++语言，可以参考下列java与C/C++语言的比较，如果不了解C 语言和C++语言，可以忽略本部分知识。
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。
b．条件转移指令
C/C++语言中用goto语句实现无条件跳转，而java语言没有goto语言，通过例外处理语句try、catch、finally来取代之，提高了程序的可读性，也增强了程序的鲁棒性。
c．指针
指针是C/C++语言中最灵活，但也是最容易出错的数据类型。用指针进行内存操作往往造成不可预知的错误，而且，通过指针对内存地址进行显示类型转换后，可以类的私有成员，破坏了安全性。在java中，程序员不能进行任何指针操作，同时java中的数组是通过类来实现的，很好的解决了数组越界这一C/C++语言中不做检查的缺点。
d．内存管理
在C语言中，程序员使用库函数malloc()和free()来分配和释放内存，C++语言中则是运算符new和delete。再次释放已经释放的内存块或者释放未被分配的内存块，会造成系统的崩溃，而忘记释放不再使用的内存块也会逐渐耗尽系统资源。在java中，所有的数据结构都是对象，通过运算符new分配内存并得到对象的使用权。无用内存回收机制保证了系统资源的完整，避免了内存管理不周而引起的系统崩溃。
e．数据类型的一致性
在C/C++语言中，不同的平台上，编译器对简单的数据类型如int、float等分别分配不同的字节数。例如：int在IBM PC上为16位，在VAX-11上就为32位，导致了代码数据的不可移植。在java中，对数据类型的位数分配总是固定的，而不管是在任何的计算机平台上。因此就保证了java数据的平台无关性和可移植性。
f．类型转换
在C/C++语言中，可以通过指针进行任意的类型转换，不安全因素大大增加。而在java 语言中系统要对对象的处理进行严格的相容性检查，防止不安全的转换。
g．头文件
在C/C++语言中使用头文件声明类的原型和全局变量及库函数等，在大的系统中，维护这些头文件是非常困难的。java不支持头文件，类成员的类型和访问权限都封装在一个类中，运行时系统对访问进行控制，防止非法的访问。同时，java中用import语句与其它类进行通信，以便访问其它类的对象。
h．结构和联合
C/C++语言中用结构和联合来表示一定的数据结构，但是由于其成员均为公有的，安全性上存在问题。java不支持结构和联合，通过类把数据结构及对该数据的操作都封装在类里面。
i．预处理
C/C++语言中有宏定义，而用宏定义实现的代码往往影响程序的可读性，而java不支持宏定义
为易于实现跨平台性，java设计成为解释执行，字节码本身包含了许多编译时生成的信息，使连接过程更加简单。而多线程使应用程序可以同时进行不同的操作，处理不同的事件。在多线程机制中，不同的线程处理不同的任务，互不干涉，不会由于某一任务处于等待状态而影响了其它任务的执行，这样就可以容易的实现网络上的实时交互操作。java在执行过程中，可以动态的加载各种类库，这一特点使之非常适合于网络运行，同时也非常有利于软件的开发，即使是更新类库也不必重新编译使用这一类库的应用程序。
1.2.5 java平台－不断扩展的计算平台
java不仅是编程语言，还是一个开发平台，java技术给程序员提供了许多工具：编译器、解释器、文档生成器和文件打包工具等等。同时java还是一个程序发布平台，有两种主要的"发布环境"，首先java运行时环境（java runtime environment，简称JRE）包含了完整的类文件包，其次许多主要的浏览器都提供了java解释器和运行时环境。目前Sun公司把java 平台划分成J2EE、J2SE、J2ME三个平台，针对不同的市场目标和设备进行定位。J2EE是Java2 Enterprise Edition，主要目的是为企业计算提供一个应用服务器的运行和开发平台。J2EE本身是一个开放的标准，任何软件厂商都可以推出自己的符合J2EE标准的产品，使用户可以有多种选择。IBM、Oracle、BEA、HP等29家已经推出了自己的产品，其中尤以BEA公司的weglogic产品和IBM公司的websphare最为著名。J2EE将逐步发展成为可以与微软的.NET 战略相对抗的网络计算平台。J2SE是Java2 Standard Edition，主要目的是为台式机和工作站提供一个开发和运行的平台。我们在学习java的过程中，主要是采用J2SE来进行开发。J2ME 是Java2 Micro Edition，主要是面向消费电子产品，为消费电子产品提供一个java的运行平台，使得java程序能够在手机、机顶盒、PDA等产品上运行。上述三个java平台的关系如图所示
1.3 一切都是对象
1.3.1面向过程
面向对象的第一个原则是把数据和对该数据的操作都封装在一个类中，在程序设计时要考虑多个对象及其相互间的关系。有些功能并不一定由一个程序段完全实现，可以让其它对象来实现，在本例中就由类Max完成求最大值的功能。而面向对象的另外一个好处是实现代码的重复使用，例如其它的程序中如果需要求最大值的功能，只需要通过类Max的对象就可以达到目的。但是如果象面向过程的代码段那样把求最大值的算法都实现在该代码段中，则无法复用
早期的编程语言如FORTRAN、C基本上都是面向过程的语言，其编程的主要思路专注于
算法的实现。例如下面是一个面向过程的求正整数最大值的程序：
int maxSoFar=0,price=1; //最大值maxSoFar的初始值为0，price是输入的值while(price>0){ //循环输入price的值
if (price>maxSoFar)//输入的值price大于最大值maxSoFar
maxSoFar=price; //则maxSoFar的值为price的值
String input=JoptionPane.showInputDialog("Enter the next price")；
//继续输入price
price=Double.parseDouble(input); //把字符串input转换成整数price
}
System.out.println("The maximum is "+maxSoFar); //打印最大值maxSoFar
}
该程序段主要实现了求最大值的算法，但是，如果考虑用面向对象的编程，可以是另外一种方式：
Max max=new Max( ); //max是类Max的一个对象
while(price>0){
max.updateMax(price);//对象max调用updateMax方法，更新最大值
price=max.getPrice( ); //对象max调用getPrice获得下一个price的值
}
System.out.println("The maximum is "+max.getMax( ));//对象max调用getMax
方法获得最大值，并打印出来
1.3.2 面向对象
纯粹的面向对象程序设计方法是这样的：
1．所有的东西都是对象。可以将对象想象成为一种新型变量，它保存着数据，而且还可以对自身数据进行操作。例如类Max中保留着数据的最大值，同时还有方法updateMax 根据新加入的price值产生最新的最大值，还有getMax方法返回数据的最大值。
2．程序是一大堆对象的组合。通过消息传递，各对象知道自己应该做些什么。如果需要让对象做些事情，则须向该对象"发送一条消息"。具体来说，可以将消息想象成为一个调用请求，它调用的是从属于目标对象的一个方法。例如上面面向对象的程序段应该是属于某个类的，比如说是属于类Shopping，则Shopping中就包含了类Max的对象max，调用方法updateMax就相当于Shopping对象对max对象发出一条指令"updateMax"，要求对象max 重新计算最大值。
3．每个对象都有自己的存储空间。可容纳其它对象，或者说通过封装现有的对象，可以产生新型对象。因此，尽管对象的概念非常简单，但是经过封装以后却可以在程序中达到任意高的复杂程度。
4．每个对象都属于某个类。根据语法，每个对象都是某个"类"的一个"实例"。一个类
的最重要的的特征就是"能将什么消息发给它？"，也就是类本身有哪些操作。例如max是类Max的实例。
1.4 构建java程序
1.4.1 第一个java application
java程序分为java application（java 应用程序）和java applet（java小应用程序）两种。下面让我们编写一个java应用程序，它能够利用来自java标准库的System对象的多种方法，打印出与当前运行的系统有关的资料。其中"//"代表一种注释方式，表示从这个符号开始到这行结束的所有内容都是注释。在每个程序文件的开头，如果这个文件的代码中用到了系统所提供的额外的类，就必须放置一个import语句。说它是额外的是指一个特殊的类库"https://www.doczj.com/doc/c88037737.html,ng"会自动导入到每个java文件
//这是我们的第一个java application，该程序保存在文件Property.java中
import java.util.*; /*下面我们用到了Date和Properties这两个类，是
属于java.util这个包的；*/
/*而System和Runtime这两个类，是属于
https://www.doczj.com/doc/c88037737.html,ng这个包的。*/
public class Property { //程序员给这个类取名为Property
public static void main(String args[]){ //main是类的主方法
System.out.println(new Date( )); //在命令行下面打印出日期
Properties p=System.getProperties( ); //获得系统的Properties对象p
p.list(System.out); //在命令行下打印出p中的各个系统变量的值
System.out.println("--- Memory Usage:"); /*打印一行字符串---Memory Usage*/
Runtime rt=Runtime.getRuntime( ); //获得系统的Runtime对象rt
System.out.println("Total Memory= "
+ rt.totalMemory( ) //打印总内存大小
+" Free Memory = "
+rt.freeMemory( )); //打印空闲内存大小
}
}
在java中，程序都是以类的方式组织的，java源文件都保存在以java为后缀的.java文件当中。每个可运行的程序都是一个类文件，或者称之为字节码文件，保存在.class文件中。而作为一个java application，类中必须包含主方法，程序的执行是从main方法开始的，方法头的格式是确定不变的：
public static void main(String args[])
其中关键字public意味着方法可以由外部世界调用。main方法的参数是一个字符串数组args，虽然在本程序中没有用到，但是必须列出来。
程序的第一行非常有意思：
System.out.println(new Date());
打印语句的参数是一个日期对象Date，而创建Date对象的目的就是把它的值发给println()语句。一旦这个语句执行完毕，Date对象就没用了，而后"无用内存回收器"会将其收回。
第二行中调用了System.getProperties( )。从帮助文档中可知，getProperties( )是System 类的一个静态方法（static 方法），由于它是"静态"的，所以不必创建任何对象就可以调用该方法。在第三行，Properties对象有一个名为list( )的方法，它将自己的全部内容都发给一个PrintStream对象，该对象就是list()方法的参数。
第四行和第六行是典型的打印语句，其中第六行通过运算符"＋"的重载来连接多个字符串对象，在java中只有当"＋"运算符作用于字符串时在能够进行重载。但是让我们仔细观察下述语句：
System.out.println("Total Memory= "
+ rt.totalMemory( ) //打印总内存大小
+" Free Memory = "
+rt.freeMemory( )); //打印空闲内存大小
其中，totalMemory( )和freeMemory( )返回的是数值，并非String对象。如果将一个字符串与一个数值相加，结果会如何？在这种情况下，编译器会自动调用一个toString()方法，将该数值（int型或者float型）转换成字符串。经过这样处理以后，就可以用"＋"进行字符串连接了。
main()的第五行通过调用Runtime的getRuntime()方法创建了一个Runtime对象，该对象中包含了内存等信息。
1.4.2 java程序的编辑
java程序的编辑可以使用任何一种文本编辑器，例如UltraEdit、Notepad、Wordpad甚至word，然后只要把编辑好的文件存成.java文件。当然也可以用一些集成开发环境，例如Borland公司的JBuilder，IBM公司的Visualage for Java，此外还有cafe、kawa等其它集成开发环境。下面两幅图分别是用UltraEdit和JBuilder编辑Property.java文件的情况
Sun公司为全世界的java程序员提供了一个免费的java程序开发包（Java Develop Kit，简称JDK），其中包括了java编译器命令"javac"，以及java执行命令"java"，还有帮助文档生成器命令"javadoc"等等。所有这些命令都可以在命令行下运行，例如我们要编译上述java 文件Property.java，如果是在windows中进行开发，就可以在"命令提示符"下进行编译，在命令行中敲入"javac Property.java"，--如图--
1.4.4 java application的执行
当编译结束以后，在java源文件中的每一个类都会生成相应的.class 文件，例如上图中就会生成一个Property.class文件，而java程序在执行时调用的是.class 文件。Java