第1章 Java入门 本章学习目标了解Java语言的历史和特点。理解Java与其他编程语言的关系。掌握Java语言开发环境的配置。掌握Ja
va程序的基本结构及编译运行过程。了解流行的Java语言集成开发环境。1.1 Java概述Java是由美国Sun公司（目前已被O
racle公司收购）开发的支持面向对象程序设计的语言，它最大的优势是借助于虚拟机机制实现的跨平台特性，实现所谓的“Write on
ce，run everywhere”。易移植性及网络编程使得Java迅速流行起来，成为一种深受广大开发者喜欢的编程语言。目前，随着
Java ME、Java SE和Java EE的发展，Java已经不仅仅是一门简单的计算机开发语言了，它已经拓展发展出一系列的业界
先进技术。 Java语言的四种不同平台Java SE（Java Standard Edition）是Java的标准版，用于针对普通
PC的标准应用程序开发。Java EE（Java Enterprise Edition）是Java的企业版，用来针对企业级进行应用
服务的开发。Java ME（Java Micro Edition）是Java的微型版，常用于嵌入式设备及消费类电器（如手机等）上的
开发。JavaFX 是一个使用轻量级用户界面 API 创建富 Internet 应用程序的平台。1.1.1 Java的诞生 19
90年12月，SUN 公司成立一个叫做Green Team的小组 。Green Team发表了一款名叫Star Seven(7)
的机器，它有点像以前流行的PDA（个人数字助理），不过它有着比PDA还强大的功能，比如无线通讯(wireless network)
、5寸彩色的LCD、PCMCIA界面等等。Java语言的前身Oak就是在那时诞生的，主要的目的是用来撰写在 star 7上的应用程
序。Java的诞生因为当时Oak要去注册商标时，发现已经有另外一家公司已经先用了Oak这个名字。Oak这个名字不能用，那要取啥新名
字呢？工程师们边喝着咖啡讨论着，看看手上的咖啡，突然灵机一动，就叫 Java好了。就这样它就变成了业界所熟知的Java了。在199
5年5月23日，JDK（Java Development Kits）1.0a2版本正式对外发表，它标志着Java的正式诞生。 1.
1.2 Java语言的特点1． 平台独立性2． 安全性(1) 去除指针数据类型，简化了编程，避免了程序对内存可能的非法访问。
(2) Java是一种强类型的程序设计语言，要求显式的声明。这样，可以保证编译器提前发现程序错误，提高程序的可靠性。(3) 垃圾自
动回收机制。让程序员从繁琐的内存管理工作中解脱出来，专注于程序逻辑本身的开发。更重要的是，通过这种内存自动回收机制，可以很好地保证
内存管理的正确性，避免出现“内存泄漏”等问题。(4) Java语言提供了异常处理机制。(5) Java程序运行时，解释器会对其进行
数组和字符串等的越界检查，确保程序的安全执行。运行时堆栈溢出是被Java所禁止的（它是蠕虫等病毒常用的袭击手段）。3． 多线程在
DOS年代里，人们一次只能运行一个程序，执行完才能运行下一个。后来出现了视窗Windows之后，人们可以同时运行几个程序，并在各个
运行程序间做切换，比如一边听音乐一边编辑word文档。再后来，为了提高程序的并发性，又引入了线程的概念，线程也称作轻量级进程，进程
是系统分配资源的基本单位，而线程成为了系统CPU调度执行的基本单位，一个进程可以只有一个线程，也可以有多个线程。4． 网络化5．
面向对象（1）封闭性 ：类和封装（2）继承性 ：类的继承，代码复用（3）多态性 ：允许同名方法，在静态编译或动态调用时决定执行
哪个方法1.1.3 Java与其他编程语言间的关系C语言适合用来开发系统程序，像很多的操作系统及驱动程序都是用C来编写的；For
tran适合于用来进行数值计算；Pascal语言结构严谨，适合于做教学语言；Visual Basic和Delphi适合用来开发中小
型可视化应用程序；C++适合开发大型的应用程序；而Java适合开发跨平台的应用程序。 每种语言都有其各自的特色，至于选用什么语言作
为开发工具，关键要看任务。只有适合的，没有最好的。 1.2 Java开发环境配置 采用最新版本Java SE Developme
nt Kit 17.0.1（JDK 17）；从Oracle的官方网站https://www.oracle.com/java/tec
hnologies/downloads上可以下载该软件，下载时，请关注自己系统是32位还是64位的；软件安装该文件是一个可执行程序
，双击即可进行安装。安装程序首先收集一些信息，用于安装的选择，如设置安装路径，然后才开始复制文件、设置环境变量等。安装过程中，只需
按照提示操作即可。假设安装路径为默认的C:\Program Files\Java\jdk-17.0.1，安装完毕后，切换到该目录，
可以发现有如下一些子目录。安装目录信息（1）“bin”文件夹包含编译器（javac.exe）、解释器（java.exe）等Java
命令的可执行文件。 安装目录信息(2) conf文件夹：配置文件，可配置java访问权限，密码。(3) include文件夹：头文
件，支持源码编辑。(4) jmods文件夹：存放了 JDK 的各种模块。(5) legal文件夹：java 及各类模块的licen
se。(6) lib文件夹：JDK 使用的类库。1.2.2 环境变量配置环境变量的配置主要是为了进行“寻径”，也即让程序能找到它
需要的文件，所以设置的内容就是一些路径。在Windows 10操作系统中环境变量的设置操作如下： (1) 右击“此电脑”或“我的电
脑”图标，从弹出的快捷菜单中选择“属性”命令，点开左上角“高级系统设置”，选择“高级”选项卡，如图所示。(2) 从打开的“系统属性
”对话框的“高级”选项卡里，单击“环境变量”按钮，打开“环境变量”对话框，如图所示。(3) 在“环境变量”对话框中，“XX的用户变
量”选项组中的内容是用户个人的环境变量，而“系统变量”选项组中的内容是系统环境变量。它们的区别是：用户变量只对本用户有效；而系统变
量则对任何用户均有效。设置用户变量或系统变量后均需重新启动cmd命令窗口，才能启效。一般情况下，只需要配置两个环境变量：path和
classpath。(4) 观察一下，path环境变量在用户变量和系统变量中均存在，双击系统变量中的path环境变量，弹出如图的环
境变量编辑窗口。可以发现，路径C:\Program Files\Common Files\Oracle\Java\javapath
确实在安装JDK时已经被自动添加。(4) 打开命令行窗口，输入javac命令，回车，将有如图所示的信息，该信息表明JDK已经安装成
功。(5) classpath环境变量则需要新建一个，在用户变量或系统变量中新建均可，并将变量值设置为C:\Program Fil
es\Java\jdk-17.0.1\lib这个路径。此外，当运行读者自己编写的Java程序时，一般还需要将相应的工作目录(即存放
Java源程序及编译过的字节码文件的目录)添加到classpath变量值中，以便程序运行时系统能自动找到读者所编写Java源代码（
.java）编译后生成的字节码文件（.class）。这一点一定要格外注意，很多人在初学Java时会忘记，导致程序运行失败。设置
完classpath环境变量后，在屏幕左下角的搜索框中，输入cmd，回车，在打开的命令行窗口中输入set命令，验证刚才的设置是否成
功，如图所示。1.3 第一个Java程序用Java书写的程序有两种类型：Java应用程序（Java Application）和J
ava小应用程序（Java Applet）。 public class Hello { public static void
main(String args[]) { System.out.println("Hello,welcome to Ja
va programming."); }}图解 简单Java程序的模版如下： public class 类名 { pub
lic static void main(String args[]) { //你的程序代码！ } }● 类名称后面的大括
号标识着类定义的开始和结束，而main方法后面的大括号则标识方法体的开始和结束。Java程序中大括号都是成对出现的。● 类名的首字
母用大写，变量名则小写打头。● 程序中应适当使用空格符和空白行来对程序语句元素进行间隔，增加程序的可读性。● 在编辑程序时，最好一
条语句占据一行。文件名与public类名在拼写和大小写上必须保持一致。● 一个Java Application程序必须定义有且仅有
一个main方法，它是程序的执行入口。注意 1.3.2 编译运行 设置好环境变量并编辑好Java程序源代码后，就可以在命令行模式
下进行编译和运行了。下面以上述的第一个Java程序为例，说明编译过程。假定程序Hello.java存放在“C:\工作目录”文件夹中
，如图所示。 打开命令行窗口，输入“javac Hello.java”命令对源程序进行编译操作，如图所示。通过上图可以看到
，由于找不到源程序，编译出错。解决的办法是切换到源程序所在的工作目录，然后再运行“javac Hello.java”命令，如下图所
示。public class Hello { public static void main(String args[])
{ System.out.println("Hello,welcome to Java programming.");
}}提示源程序文件名的扩展名必须为.java，这点初学者需牢记。有些人直接通过Windows系统的右键进行文本文件的创建，然后对
该文本文件进行重命名，但是他的Windows系统可能是不显示已知文件类型的扩展名的。例如，本来想命名为Hello.java，却由于
对Windows系统不熟悉，实际的文件名为Hello.java.txt，其中txt扩展名被系统隐藏了。对于这种情况，可以通过修改W
indows系统的配置来解决。在上面窗口中点击“查看”命令，点选“文件扩展名”复选框，如红色箭头所示，再对文件扩展名进行修改，如右
图所示。注意开发Java程序时，必须安装JDK，而只运行Java程序时，用户只需要安装JRE(Java Run-time Envi
ronment) 。安装JDK后，JRE也就安装上了，较低版本JDK安装完，会有一个单独的jre目录，而JDK11以上则没有。??
编译型语言C/C++直接可以编译成操作系统可以识别的可执行文件，而Java编译，只编译成Java自己的可执行文件格式(.class
字节码文件)，.class文件在执行时还需要Java虚拟机对.class文件中的代码一句一句地进行解释、再执行。??Java虚拟机
负责对字节码进行解释，对于不同运行平台，有不同的虚拟机，正是虚拟机屏蔽了底层平台的差异性，才实现了“一次编译，随处运行”。1.3.
3 中文问题前面Hello实例代码中： System.out.println("Hello, welcome to Ja
va programming."); 若改写为： System.out.println("嗨, welcome to
Java programming.");即出现中文，这时再编译会报错：编码 GBK 的不可映射字符 (0xA8)。解决办法有两种：
javac -encoding utf-8 Hello.java另一种是将源文件另存为ANSI编码格式。1.4 Java开发工
具 编写Java源程序的工具软件很多，只要是能编辑纯文本（注意：word文档不是纯文本）的都可以，比如notepad（记事本）、w
ordpad（写字板）， notepad ++、UltraEidt和EditPlus等。对于Java软件开发人员，他们一般倾向于用
一些IDE（集成开发环境）来进行程序开发，以提高效率、缩短开发周期。 IDE介绍（1） Eclipse ? Eclipse是一
个是著名的跨平台自由集成开发环境，它可扩展、开放源代码、免费，深受开发人员和软件开发公司的喜爱，是目前最流行的Java集成开发环境
。IDE介绍（2） MyEclipse Genuitec公司的MyEclipse 是对Eclipse IDE的扩展，在功能上增加
了不少，相对于 Eclipse 来说，MyEclipse 更像将 Eclipse 中好多插件都集成起来了，当然，性能上面也有更好的
考虑，不过这款 IDE 是收费的。IDE介绍（3） Intellij IDEA ? Intellij IDEA 简称 IDEA
，具有美观，高效等众多特点。IDEA 是 JetBrains 公司的产品，据传它有“最智慧的 Java IDE”之称，它能帮助开发
人员拿出最具有创造性的解决方案，它的“Smart Code Completion”和“On-the-fly Code Analys
is”功能等可以提高开发人员的工作效率。IDEA是目前最流行的商业Java集成开发环境，但对社区版、学生以及开源项目开发者免费。I
DE介绍（4） NetBeans NetBeans 是业界第一款支持创新型 Java 开发的开放源码 IDE，可以方便的在Win
dows，Mac，Linux和Solaris中运行。它是计算机Java二级考试指定软件，但相对于IDEA 和 Eclipse ，其
市场还是偏小的。IDE介绍（5） JDeveloper Oracle公司的JDeveloper是一款涵盖整个开发生命周期的开源式
免费IDE。JDeveloper可以轻松地与Oracle应用开发框架(Oracle ADF)相集成，并通过提供可视化和声明性的开发
方法，来简化应用程序开发。除了Java，它也可以被用于开发JavaScript、PHP、SQL和XML等应用程序。IDE介绍（6）
Dr Java Dr Java是一个在Sourceforge（全球最大的开源软件平台）上不断完善的轻量级Java IDE。Dr
Java为初学者和菜鸟精心设计，采用Swing工具包进行开发，有很漂亮的界面。IDE介绍（7） BlueJ BlueJ是以教育
为目的的开源Java IDE。BlueJ常用于小型软件项目的开发，它有很基础的UI用户界面，因此初学者可以很好地使用它。值得一提的
是，BlueJ以干净的可视化的方式提供了类和对象的显示，这对于那些以前没有接触过这一类知识的初学者是一个很棒的体验。JDK此外，j
Creator、jGrasp、Greenfoot、Codenvy和Xcode等，都可以用来开发Java，这些工具各有所长，读者不妨
试用下。在这些集成开发工具中，有一样东西是共同的，那就是JDK(Java Development Kits)。JDK是整个Java
的核心，包括了Java运行环境(Java Runtime Environment)、一堆Java工具和Java的基础类库等，所有的开发工具都需要它。初学者建议通过“JDK+记事本”的模式来熟悉Java简单程序的开发，即用记事本编写代码，然后利用JDK编译、运行它，这种开发方式虽然简陋，但不失为初学Java语言的可选途径。但学习一段时间后，建议改用Notepad++、UltraEidt或EditPlus等高级记事本类编辑软件，提高效率。再往后，应试用下不同的IDE，挑选主流的、自己用得顺手的，作为后续开发的利器。1.5 小结（1）下载JDK软件并安装；（2）配置相应的环境变量 （path和classpath）；（3）编写Java源程序（文本编辑器或集成开发环境）；（4）编译Java源程序，生成字节码文件 javac .java（5）执行字节码文件 java 字节码文件名作业135 补充：计算机组成原理概述 |
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