Java

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概要

Java包含了一种计算机编程语言和一个平台。

• Java编程语言是一种高级语言。由Sun微系统公司发布，并作为一种开放的标准进行提供。
• Java平台包括了Java虚拟机和Java应用程序接口(API)。

Java将原程序编译成字节码(bytecode)，并通过Java虚拟机(JVM)解释字节码的方式来执行。因为这种运行方式，只要针对不同的计算机平台准备相应的Java虚拟机，就可以很方便的实现Java语言的跨平台性。因此，Java非常适合于企业网络和Internet环境，现在已成为Internet中最受欢迎、最有影响的编程语言之一。 Java有许多值得称道的优点，如简单、面向对象、分布式、解释性、可靠、安全、结构中立性、可移植性、高性能、多线程、动态性等。

主要特点

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。

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；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。

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。

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。

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。

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。

解释执行、多线程并且是动态的

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。

主要应用

• 利用浏览器中的Java虚拟机运行于客户端的Applet。
• 利用本地虚拟机运行的Java应用程序，通常利用Swing或SWT等来编写跨平台的GUI界面系统。
• 通过编写Servlet/JSP来提供网络服务，运行于网络应用程序服务器中。
• 利用嵌入式Java虚拟机运行于手机等移动设备的Java应用程序，使用J2ME API。

Java的产生

Java的产生

Java来自于Sun公司的一个叫Green的项目，其原先的目的是为家用消费电子产品开发一个分布式代码系统，这样我们可以把E-mail发给电冰箱、电视机等家用电器，对它们进行控制，和它们进行信息交流。开始，准备采用C++,但C++太复杂，安全性差，最后基于C++开发一种新的语言Oak(Java的前身)，Oak是一种用于网络的精巧而安全的语言，Sun公司曾依此投标一个交互式电视项目，但结果是被SGI打败。可怜的Oak几乎无家可归，恰巧这时MarkArdreesen开发的Mosaic和Netscape启发了Oak项目组成员，他们用Java编制了HotJava浏览器，得到了Sun公司首席执行官ScottMcNealy的支持，触发了Java进军Internet。

Java的取名也有一个趣闻，有一天，几位Java成员组的会员正在讨论给这个新的语言取什么名字，当时他们正在咖啡馆喝着Java(爪哇)咖啡，有一个人灵机一动说就叫Java怎样，得到了其他人的赞赏，于是，Java这个名字就这样传开了。

Java平台根据API和使用领域，主要分为三种技术

• Java SE (旧称J2SE) - Java Platform, Standard Edition, 定位在客户端，主要用于桌面应用软件的编程
• Java EE (旧称J2EE) - Java Platform, Enterprise Edition, 定义在服务器端Java2的企业版，主要用于分布式的网络程序的开发，如电子商务网站和ERP系统
• Java ME (旧称J2ME) - Java Platform, Micro Edition, 主要应用于嵌入式系统开发，如手机和PDA的编程

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言。

java语言在互联网时代获得巨大成功

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。

特色

Java从1995年的暑假开始在计算机业界就受到了高度注意，特别是在Internet和多 媒体(Multimedia)相关产品类方面。

Java是：

• 是一种软件技术
• 是一种由美国SUN计算机公司(Sun Microsystems, Inc.)所研究而成的语言
• 是一种为 Internet发展的计算机语言
• 是一种使网页(Web Page)产生生动活泼画面的语言
• 是一种使网页(Web Page)由静态(Static)转变为动态(Dynamic)的语言
• 是一种语言，用以产生「小应用程序(Applet(s))」
• 是一种简化的C++语言 是一种安全的语言，具有阻绝计算机病毒传输的功能
• 是一种将安全性(Security)列为第一优先考虑的语言
• 是一种使用者不需花费很多时间学习的语言
• 是一种突破用户端机器环境和CPU结构的语言
• 是一种「写一次，即可在任何机器上执行(Write OnceRun Anywhere)」的语言是有史以来，第一套允使用者将应用程序(Applications)通过Internet从远端的服务器(Remote Server)传输到本地端的机器上(LocalMachine)并执行
• 是一种应用程序提供者不需要知道使用者的计算机硬件(如：Sun, Intel, 或MAC等)与软件(如：SW- UNIX, MAC O/S, Windows, 或NT等)环境的语言(Kestenbaum, 1995)。

(以上内容来自百度)