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第一章：Java开始ITjob就业培训1第一章：Java开始学习目标Java技术的组成Java虚拟机的主要功能Java内存垃圾自动回收机制运行代码的步骤编写、编译并运行简单Java应用程序第一章：Java开始ITjob就业培训2Java历史1991年，电视机，机顶盒，录象机的开发设计需要一种可移植、方便、高效的计算机语言。为了满足这种需求，由Sun公司的PatrickHaughton和JamesGosling领导的技术小组开发了JAVA。上世纪九十年代中期，Sun推出了SunJavaDevelopmentToolkits1.0，简称JDK1.0。JDK1.0是一个功能强大的软件包，可以用来开发小应用程序和多种操作系统（SunSolaris，WindowsNt，Windows95，Macintosh）的应用程序。1998年Sun推出Java2Platform，它定义了所有Java技术的概念和标准，即包括已经实现的技术也包括尚未实现的技术；即包括Sun的实现的，也包括其它公司的实现。目前，Java2SDK1.5是Java2Platform的最新定义。这个定义又可以细分为四个版本：标准版：J2SE(JavaSE)，用于开发普通的小应用程序和应用程序。它是我们这门课程要讲述的内容。（JavaSE的体系结构）企业版：J2EE(JavaEE)，用于企业级应用。第一章：Java开始ITjob就业培训3微型版：J2ME(JavaME)，用于开发移动电话，机顶盒，个人数字设备等。JavaCard：适用于智能卡的Java平台。（Java各版本应用领域）Java技术概述任何复杂的事物都可以分解成一些相对简单的组成部分。Java作为一门丰富而复杂的新技术，它由下列这些技术层面组成：Java编程语言：定义变量、表达式、控制转移等基本规则。Java类库：Java软件工具包（SDK）为程序员提供了几千个类，包括基本的数学函数、数组和字符串、窗口，GUI，I/O，网络等。Java运行环境：包括Java字节代码的加载器、校验器以及Java虚拟机。Java虚拟机：Java技术出于跨平台，可移植的考虑，没有将程序的原代码编译连接成CPU的指令序列，直接交给计算机执行。Java技术在不同的硬件，不同的操作系统之上，定义了完全相同的支持Java程序运行的虚拟计算机。Java原程序被编译成字节（byte）代码，在Java虚拟第一章：Java开始ITjob就业培训4机上运行。Java工具：编译器，注释器（interpreter），文档生成器等工具。Java小应用程序：小应用程序（Applets）是一种贮存于编写的程序，它通常由浏览器下载到客户系统中，并通过支持Java运行环境的浏览器运行。它由超文本标识语言（HTML）的Web页来调用。Java应用程序：JavaApplications是一种独立的程序，它不需要任何Web浏览器来执行。它们是普通的应用程序；可运行于任何具备Java运行环境的设备中。其它Java程序：JavaBean,Servlet,JSP等。Java虚拟机Java虚拟机在Java运行环境中处于核心地位。Java虚拟机使Java语言可以跨多种平台运行，保障了SUN提出的writeonce,runanywhere的特性，其组成为：指令集（中央处理器［CPU］寄存器类文件格式栈垃圾收集堆存储区Java虚拟机隐藏了计算机硬件和操作系统的复杂性。使我们只面对单一的支持Java的计算机。当我们写好Java源程序后，使用编译器将源代码转换成JVM的指令序列（字节代码），保存在.class文件中。执行Java程序时，JVM负责解释字节代码，将JVM的指令转换成真实的机器指令，并执行。第一章：Java开始ITjob就业培训5内存回收（垃圾收集）垃圾回收就是将程序不再使用的内存块释放出来，以提供给其它程序使用。程序运行时需要占用一定内存空间，当程序退出后应该把占用的内存释放，在c,c++语言中由程序保证内存的释放，但如果程序员忘记释放内存，就会在内存中“垃圾”增多，影响其它程序运行；Java语言实现自动垃圾回收处理，减轻了程序员的负担，杜绝了因内存管理而导致的程序中的问题。常见垃圾收集机制介绍JVM中内存划分为：堆栈（Stack）、堆（Heap）、静态存储（Static），常量储存区（finalstatic）。大多数垃圾收集使用了根集(rootset)这个概念；所谓根集就是正在执行的Java程序可以访问的引用变量的集合(包括局部变量、参数、类变量)，程序可以使用引用变量访问对象的属性和调用对象的方法。垃圾收集首选需要确定从根开始哪些是可达的和哪些是不可达的，从根集可达的对象都是活动对象，它们不能作为垃圾被回收，这也包括从根集间接可达的对象。而根集通过任意路径不可达的对象符合垃圾收集的条件，应该被回收。引用计数法(ReferenceCountingCollector)一般来说，堆中的每个对象对应一个引用计数器。当每一次创建一个对象并赋给一个变量时，引用计数器置为1。当对象被赋给任意变量时，引用计数器每次加1，当对象出了作用域后(该对象丢弃不再使用)，引用计数器减1，一旦引用计数器为0，对象就满足了垃圾收集的条件。基于引用计数器的垃圾收集器运行较快，不会长时间中断程序执行，一般适合需要实时运行的程序。但引用计数器增加了程序执行的开销，因为每次对象赋给新的变量，计数器加1，而每次现有对象出了作用域生，计数器减1。Tracing算法(TracingCollector)基于tracing算法的垃圾收集器从根集开始扫描，识别出哪些对象可达，哪第一章：Java开始ITjob就业培训6些对象不可达，并用某种方式标记可达对象，例如对每个可达对象设置一个或多个位。在扫描识别过程中，基于tracing算法的垃圾收集也称为标记和清除(mark-and-sweep)垃圾收集器。compacting算法(CompactingCollector)为了解决堆碎片问题，基于tracing的垃圾回收吸收了Compacting算法的思想，在清除的过程中，算法将所有的对象移到堆的一端，堆的另一端就变成了一个相邻的空闲内存区，收集器会对它移动的所有对象的所有引用进行更新，使得这些引用在新的位置能识别原来的对象。在基于Compacting算法的收集器的实现中，一般增加句柄和句柄表。垃圾回收的几个特点垃圾收集发生的不可预知性：由于实现了不同的垃圾收集算法和采用了不同的收集机制，所以它有可能是定时发生，有可能是当出现系统空闲CPU资源时发生，也有可能是和原始的垃圾收集一样，等到内存消耗出现极限时发生，这与垃圾收集器的选择和具体的设置都有关系。垃圾收集的精确性：（a）垃圾收集器能够精确标记活着的对象；（b）垃圾收集器能够精确地定位对象之间的引用关系。前者是完全地回收所有废弃对象的前提，否则就可能造成内存泄漏。而后者则是实现归并和复制等算法的必要条件。所有不可达对象都能够可靠地得到回收，所有对象都能够重新分配，允许对象的复制和对象内存的缩并，这样就有效地防止内存的支离破碎。垃圾收集的实现和具体的JVM以及JVM的内存模型有非常紧密的关系。不同的JVM可能采用不同的垃圾收集，而JVM的内存模型决定着该JVM可以采用哪些类型垃圾收集。现在，HotSpot系列JVM中的内存系统都采用先进的面向对象的框架设计，这使得该系列JVM都可以采用最先进的垃圾收集。代码安全Java源程序通过编译，转换成字节码。字节码被存储在.class文件中。第一章：Java开始ITjob就业培训7构成Java软件程序的字节代码在运行时被加载、校验并在解释器中运行。当运行Applets时，字节码可被下载，然后由浏览器中的JVM进行解释。解释器具备两种功能，一是执行字节代码，二是对底层硬件做适当调用。在一些使用Java技术的运行环境中，部分校验过的字节码被编译成原始机器码并直接运行于硬件平台。这就使Java软件代码能够以接近C或C++的速度运行，只是在加载时，因为要编译成原始机器码而略有延迟。Java技术运行字节代码包含如下三大步骤：加载代码－由类加载器执行校验代码－由字节码校验器执行执行代码－由运行时的解释器执行（Java程序运行的三大步骤）类加载器类加载器为程序的执行，加载所需要的类。类加载器将本地文件系统的类名空间，与来自网络的类名空间相分离，以增加安全性。当全部类被加载后，可执行文件的存储器格式被确定。这时，特定的存储器地址被分配给变量并创建检索表格。由于存储器格式在运行时出现，因而Java技术解释器增加了第一章：Java开始ITjob就业培训8保护以防止对限制代码区的非法访问。JVM中有四种类加载器，分别为（本节以下内容可以在以后再理解）：BootStrapClassLoader：启动类加载器：虚拟机启动时最先加载系统加载关键的运行类的加载器。ExtClassLoader：扩展类加载器，专门用来加载所有Java.ext.dirs下的.jar文件。开发者可以通过把自己的.jar文件或库文件加入到扩展目录的classpath，使其可以被扩展类加载器读取。AppClassLoader：应用（系统）类加载器，用来读取所有的对应在Java.class.path系统属性的路径下的类以上三个类在JDK中不能查到，他们是JVM底层使用的，我们可以认为这三者关系如下：BootStrapClassLoader-ExtClassLoader-AppClassLoaderJDK中定义了一些ClassLoader类，我们可以观察到继承关系如下：ClassLoader-SecureClassLoader-URLClassLoader-AppClassLoader我们也可以继承ClassLoader类制作自己的ClassLoader（用户定义的类加载器）。一些关于ClassLoader的常用方法：sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();//根据以上叙述，应该是先获取启动类路径再转成路径的数组。MyClass.class.getClassLoader();//MyClass是类名ClassLoader.getSystemClassLoader();//获得系统（应用）级类加载器ClassLoader.getSystemClassLoader().getClass();//可以第一章：Java开始ITjob就业培训9知道这个类加载器的名字等了Java.lang.Thread.getContextClassLoader();//获取当前线程的上下文类加载器。字节代码校验器所有来源于网络的class文件都要经过字节码校验器。字节码校验器主要测试以下内容：代码段语法格式是否正确？有无违反规则的非法代码？是否违反对象访问权限？是否试图改变对象类型？字节码校验器对程序代码进行四遍校验，这可以保证代码符合JVM规范并且不破坏系统的完整性。如果校验器在完成四遍校验后未返回出错信息，则下列各项要求会得到保证：程序代码所在的类，符合JVM规范的类文件格式。无访问限制违例。代码未引起操作数栈上溢或下溢。所有操作代码的参数类型将总是正确的。无非法数据转换发生，例如：将整数转换为对象引用。Java安装配置各平台安装程序可以到SUN的网站上下载，在安装完成后应该进行配置，通常集成开发环境（IDE）自带JDK或进行了自动配置，如果我们通过控制台编译或运行Java程序则必须手动配置。JDK:是Java开发工具包（J2SESoftwareDevelopmentKit）的缩写,用Java语言编写applet小程序和应用程序的软件开发环境，Java开发者应该安装JDK，并且通常JDK中已包含一个JRE拷贝。第一章：Java开始ITjob就业培训10JRE:是Java运行环境(JavaRuntimeEnviroment)的缩写。它