1.1　Java简介

Java是一门高级的面向对象的程序设计语言。使用Java语言编写的程序是跨平台的，从计算机到智能手机，到处都运行着Java开发的程序和游戏。Java程序可以在任何计算机、操作系统以及支持Java的硬件设备上运行。

1.1.1　什么是Java语言

Java是1995年由Sun公司推出的一门极富创造力的面向对象的程序设计语言，它是由有“Java之父”之称的Sun研究院院士詹姆斯·戈士林博士亲手设计而成的，正是他完成了Java技术的原始编译器和虚拟机。Java最初的名字是OAK，在1995年被重命名为Java，并正式发布。

Java是一种通过解释方式来执行的语言，其语法规则和C++类似。同时，Java也是一种跨平台的程序设计语言，用Java语言编写的程序，可以运行在任何平台和设备上，如跨越IBM个人计算机、MAC苹果计算机、各种微处理器硬件平台，以及Windows、UNIX、OS/2、Mac OS等系统平台，真正实现“一次编写，到处运行”。Java非常适于企业网络和Internet环境，并且已成为Internet中最具有影响力、最受欢迎的编程语言之一。

与目前常用的C++相比，Java语言简洁得多，而且提高了可靠性，除去了最大的程序错误根源，此外它还有较高的安全性，可以说，它是有史以来最为卓越的编程语言。

Java语言编写的程序既是编译型的，又是解释型的。程序代码经过编译之后转换为一种称为Java字节码的中间语言，Java虚拟机（JVM）将对字节码进行解释和运行。编译只进行一次，而解释在每次运行程序时都会进行。编译后的字节码采用一种针对JVM优化过的机器码形式进行保存，虚拟机将字节码解释为机器码，然后在计算机上运行。Java语言程序代码的编译和运行过程如图1.1所示。

1.1.2　Java的应用领域

借助Java，程序开发人员可以自由地使用现有的硬件和软件系统平台。这是因为Java是独立于平台的，它还可以应用于计算机之外的领域。Java程序可以在便携式计算机、电视、电话、手机和其他的大量电子设备上运行。Java的用途不胜枚举，它拥有无可比拟的能力，节省的时间和费用十分可观。Java的应用领域主要有以下方面：

　桌面应用系统开发。

　嵌入式系统开发。

　电子商务应用。

　企业级应用开发。

　交互式系统开发。

　多媒体系统开发。

　分布式系统开发。

　Web应用系统开发。

　移动端应用开发。

Java无处不在。它已经拥有几百万个用户，其发展速度要快于在它之前的任何一种计算机语言。Java能够给企业和最终用户带来数不尽的好处。Oracle公司董事长和首席执行官Larru Ellison说过：“Java正在进入企业、家庭和学校。它正在像Internet本身一样，成为一种普遍存在的技术。”

如果仔细观察，会发现Java就在我们身边。我们经常使用的Java开发工具有Eclipse、IntelliJ IDEA、NetBeans、JBuilder等。

1.1.3　Java的版本

Java主要分为两个版本：Java SE和Java EE。

Java SE全称Java platform standard edition，是Java的标准版，主要用于桌面应用程序开发。它包含了Java语言基础、JDBC（Java数据库连接）、I/O（输入／输出）、TCP/IP网络、多线程等核心技术。

Java EE全称Java platform enterprise edition，是Java的企业版，主要用于开发服务器应用程序，如网站、服务器接口等，其核心为EJB（企业Java组件）。Java EE版本兼容Java SE版本。

以Java SE为例，各版本的特点如下：

　JDK 1.0～JDK 1.4已不能满足开发需求而被广大开发者放弃。

　JDK 1.5添加了自动装箱、自动拆箱、枚举、不定长参数、泛型等功能。

　JDK 1.6在JDK 1.5基础上添加了许多新的类，但核心语法没有发生变化。

　JDK 7也可称为JDK 1.7，该版本switch语句可用字符串参数，简化了泛型语法，添加了try语句自动关闭流资源等功能。

　JDK 8添加了lambda表达式、JavaFX技术、流式处理和JS脚本引擎等功能。

　JDK 9在JDK 8基础上添加了许多新的类，优化了线程并发处理和垃圾回收处理的代码，并开启了模块化Java API的先河。不过JDK 9刚推出半年就立刻被JDK 10替代。

　JDK 10添加了var关键字用于声明局部变量，同时进一步优化了JDK 9的代码，并删除了冗余的过时代码。

　JDK 11优化了垃圾处理的机制，将以前版本标记弃用的内容彻底删除（如删除了Nashorn JavaScript引擎；删除JavaFX，JavaFX将成为一个独立的框架），对一些语法问题进行了优化。JDK 11是一个长期更新版本，建议使用此版本。

　JDK 12添加了switch表达式。

　JDK 13添加了可以保存长文本的文本块语法。

　JDK 14添加了“record class”记录类语法，可以快速创建JavaBean；instanceof关键字添加了自动显示转换的语法；优化了空指针异常的日志内容，可以精确地看到哪个对象是null。

　JDK 15提供了隐藏类，可以将lambda表达式等特殊语法中出现的隐藏数据封装成类。

　JDK 16提供了用于矢量计算的jdk.incubator.vector、用于简化对native code进行调用的jdk.incubator.foreign、用于标注并作为value-based的类的注解@jdk.internal.ValueBased和关于在Java平台中任何基于值的类的实例上进行同步的警告。

　JDK 17已将密封类添加到Java语言中，使用开关表达式、语句的模式匹配和模式语言的扩展增强Java语言，提供了用于访问更高质量的图像的javax.swing.filechooser.FileSystemView.getSystemIcon(File, int, int)方法、为伪随机数生成器（PRNG）提供新的接口类型和实现。此外，JDK 17弃用了Applet API、安全管理器、Kerberos中的3DES和RC4、实现工厂机制的套接字和JVM TI堆函数1.0。

　JDK 18默认UTF-8是Java SE API的字符集，使用方法句柄重新实现核心反射，引入Vector API表达向量计算，引入外部函数和内存API允许JVM之外的代码和不受JVM管理的内存进行交互。

　JDK 19提供了用于简化多线程编程的结构化并发，允许嵌套记录模式和类型模式以实现数据导航和数据处理，允许每个模式都有特定的操作以表达面向数据的复杂查询，提供了压缩向量操作、扩展向量操作和互补向量掩码压缩操作、补充向量API以扩展逐位积分通道操作。

以上介绍的是Oracle公司推出的JDK，除此之外还有一个Open JDK。Open JDK最早由Sun公司推出，它是一个完全开源且商业免费的Java平台，被广泛应用到Linux系统上。因为Oracle JDK的源码有知识产权问题，所以Open JDK的源码和Oracle JDK并不是完全一样的，但运行效果是相同的。

Open JDK有以下几个特点：

　所有代码都是开源代码。在Oracle JDK中但凡有产权的代码都被替换了，不存在知识产权纠纷，因此完全免费，任何人都可以随意下载。

　虽然是代码开源的，但功能不完整，只包含了JDK中最精简的功能。

　不包含Oracle JDK的Deployment（部署）功能。

　不能使用Java的“咖啡杯”商标。

　性能不如Oracle JDK高。

不同版本的JDK之间可能存在不兼容问题。当技术人员开发服务器应用程序时，需要提前知道服务器的JDK版本，要按照各版本的要求编写Java代码。

1.1.4　怎样学好Java

如何学好Java语言，是所有初学者都需要面对的问题。其实，每种语言的学习方法都大同小异。初学者需要注意以下几点：

　明确自己的学习目标和大的方向，选择并锁定一门语言，然后按照自己的方向努力学习，认真研究。

　初学者不用看太多的书，先找本相对基础的书进行系统的学习。很多程序开发人员工作了很久也只是熟悉部分基础而已，并没有系统地学习Java语言。

　了解设计模式。开发程序必须编写程序代码，这些代码必须具有高度的可读性，这样编写的程序才有调试、维护和升级的价值。学习一些设计模式，能够更好地把握项目的整体结构。

　不要死记语法。在刚接触一门语言，特别是Java语言时，掌握好基本语法并大概了解一些功能即可。尽量借助开发工具（如Eclipse或NetBeans）的代码辅助功能完成代码的录入，这样可以快速进入学习状态。

　多实践，多思考，多请教。仅读懂书本中的内容和技术是不行的，必须动手编写程序代码，并运行程序、分析运行结构，从而对学习内容有个整体的认识和肯定。学会用自己的方式思考问题，通过编写代码来提高编程思想。平时多请教老师或同事，和其他人多沟通技术问题，提高自己的技术和见识。

　不要急躁。遇到技术问题，必须冷静对待，不要让自己思维混乱。保持清醒的头脑才能分析和解决各种问题。可以尝试用听歌、散步等方式来放松自己。

　遇到问题，首先尝试自己解决，这样可以提高自己的程序调试能力，并对常见问题有一定的了解，明白出错的原因，甚至能举一反三，解决其他关联的错误问题。

　多查阅资料。可以经常到Internet上搜索相关资料或解决问题的方法，网络上已经摘录了很多人遇到的问题和不同的解决方法，分析这些问题的解决方法，找出最适合自己的方法。

　多阅读别人的源代码。不但要看懂他人的程序代码，还要分析他人的编程思想和设计模式，并化为己用。

1.1.5　Java API文档

API的全称是application programming interface，即应用程序编程接口，主要包括类的继承结构、成员变量、成员方法、构造方法、静态成员的描述信息和详细说明等内容。读者朋友可以在https://docs.oracle.com/en/java/javase/19/docs/api/index.html中找到JDK 19的API文档，页面效果如图1.2所示。