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1了解Java如果您完全没有接触过Java或是仅对Java有着模糊的认识，那么试着在本章中，从10年来各时期的Java所担任的角色来了解它，或是从Java的语言特色来了解它，从Java应用的平台特色来了解它，以及从各式各样活跃的Java论坛来了解它。如果您是Java的初学者，我也在本章最后给出了一些如何学好Java的建议。本章完全是介绍性的内容，对以后的学习不会有什么影响。如果您想立即开始学习Java，则可以先跳过本章，待日后有空时再回过头来阅读本章的内容。21.1什么是Java在不同的时间点上，Java这个名词有着不同的意义。要了解什么是Java，从一些历史性的数据上，您可以对Java的角色有所了解。Java最早是Sun公司(SunMicrosystemsInc.)“绿色项目”(GreenProject)中编写Star7应用程序的一个程序语言，当时的名称不是Java，而是取名为Oak。绿色项目开始于1990年12月，由PatrickNaughton、MikeSheridan与JamesGosling主持，目的是希望构筑出下一波计算机应用的趋势并加以掌握，他们认为下一波计算机应用的趋势将会集中在消费性数字产品(像今日的PDA、手机等消费性电子商品)的使用上。在1992年9月3日GreenTeam项目小组展示了Star7手持设备，这个设备具备了无线网络连接、5in的LCD彩色屏幕、PCMCIA接口等功能，而Oak在绿色项目中的目的，是用来编写Star7上应用程序的程序语言。Oak名称的由来，是因为JamesGosling的办公室窗外有一颗橡树(Oak)，就顺手取了这个名称，但后来发现Oak名称已经被注册了，工程师们边喝咖啡边讨论着新的名称，最后灵机一动而改名为您所常听到的Java。万维网(WorldWideWeb)兴起，JavaApplet成为网页互动技术的代表。1993年第一个万维网浏览器Mosaic诞生，JamesGosling认为因特网与Java的一些特性不谋而合，利用JavaApplet在浏览器上展现互动性的媒体，对人们的视觉感官是一种革命性的颠覆。GreenTeam仿照了Mosaic开发出一个以Java技术为基础的浏览器WebRunner(原命名为BladeRunner)，后来改名为HotJava。虽然HotJava只是一个展示性的产品，但它使用JavaApplet所展现的多媒体效果很快吸引了许多人的注意。在1995年5月23日，JavaDevelopmentKits(当时的JDK全名)1.0a2版本正式对外发表，而在1996年NetscapeNavigator2.0也正式支持Java，MicrosoftExplorer亦开始支持Java。从此Java在因特网的世界中逐渐流行起来。虽然Star7产品并不被当时的消费性市场所接受，绿色项目面临被撤销的命运，然而万维网(WorldWideWeb)的兴起却给了Java新的生命与舞台。图1-1所示为JDK所附的JavaApplet范例。了解Java1图1-1JDK所附的JavaApplet范例(jdk目录\demo\applets\MoleculeViewer\example1.html)Java是一个更简单的面向对象(Object-Oriented)程序语言，具有更高的跨平台可能性。Java是一个支持面向对象观点的程序语言，在使用上比C++更为简单。它限制或简化了C++语言在开发程序时的一些功能，虽然牺牲了某些存取或弹性，但让开发人员避免开发软件时可能发生的错误，并让程序语言本身的使用上更为方便，而用Java所编写出来的程序在不同的平台间具有更高的可移植性。对于“一次编写，到处运行”(WriteOnce,RunAnywhere)这样的梦想，Java提供了更高的可能性。Java可以代表程序语言，但在今日，更多时候代表了软件开发的架构。在Java版本发表时是以JavaDevelopmentKits名称发表，简称JDK，到J2SE5.0时的JDK称为J2SEDevelopmentKit，除了提供编写Java程序时所必要的编译、运行、调试等工具之外，更搭配有越来越丰富的API(ApplicationProgrammingInterface)。随着应用范围的越来越广，Java演化出3个不同领域的应用平台：J2SE、J2EE与J2ME。Java不再只是单纯的程序语言加上API库的组成，更提供开发人员在各个领域开发软件时，一种依循的标准与框架(Framework)工具。总而言之，随着时间的推移，Java这个名词不再只是表示一个程序语言，而是一种开发软件的平台，更进一步地也是一种开发软件时的标准与架构的统称。事实上语言在整个Java的蓝图中只不过是一个极小的部分，学习Java本身也不仅仅在于学习如何使用它的语法，更多的时候是在学习如何应用Java所提供的资源与各种标准，以开发出架构更好、更容易维护的软件。在DesignPatternsElementsofReusableObject-OrientedSoftware书中对“框架”做出的解释是：框架由一组互相合作的类组成，它们为特定类型的软件开发提供了一个可以重复使用的设计。良葛格的话匣子34简单地说，您可以直接使用框架所提供的工具类，并在遵守框架制定的标准下，快速地开发出您所需要的软件，并避开软件开发时所可能发生的重大错误。1.2Java的特性Java本身是一种程序语言，所以您可以从程序语言本身的特性来讨论它；Java拥有不同领域的平台，所以您可以从应用领域与平台的特性来探讨它；更重要的是Java拥有许多活跃的论坛、资源与开放源码(OpenSource)项目，这更是在讨论Java时值得一提的特性。1.2.1语言特性作为一种程序语言，Java拥有许多重要的特性：简单的(Simple)、面向对象的(Object-Oriented)、网络的(Network-Savvy)、解释的(Interpreted)、健壮的(Robust)、安全的(Secure)、可移植的(Portable)、高性能的(High-Performance)。以下针对这几个重要的特性来加以说明。简单的(Simple)C/C++的强大功能是大家所皆知的，即使在众多程序语言的竞争之下，C/C++仍旧在开发软件的程序语言中占有相当的地位，然而学习或使用C/C++并不容易。很多时候开发人员并不需要使用到C/C++的一些功能，但为了使用C/C++却得付出相当的学习成本、开发成本或维护成本。设计Java的成员们以长年的开发经验判断，在使用一些C/C++的功能时，所得到的坏处可能多于好处(尤其是被一些没有经验的开发人员使用时)，所以Java舍弃了C/C++中一些较少使用、难以掌握或可能不安全的功能，像指针(Pointer)、运算符重载(OperatorOverloading)和多重继承(MultipleInheritance)等。Java除去一些C/C++复杂或不安全的功能，并在许多开发人员常使用的特性上加以简化而使之易于使用。例如字符串在Java中的处理就更为简单；Java在设计时参考了许多C/C++的语法与特性，使得学习过C/C++的开发人员可以在短时间内了解如何使用Java。了解Java1面向对象的(Object-Oriented)面向对象分析(Object-OrientedAnalysis)是分析问题的一种方式，面向对象设计(Object-OrientedDesign)是使用面向对象的思考方式来设计问题的解决方案。但是，要了解什么是面向对象，以及学会使用面向对象的方式进行设计与解决问题，并不是一件简单的事情，事实上让您了解面向对象正是这本书的目标之一。您先不用急于了解什么是面向对象，在后面的章节中会逐渐以实际的例子让您体会什么是面向对象。现阶段您所要了解的是，Java支持面向对象的设计方式。简单地说，Java让您可以用面向对象的思考方式来设计并编写程序。面向对象的好处之一，就是可以让您设计出可重用的组件，或者是直接使用别人所编写好的Java组件，并使开发出来的软件更具弹性且容易维护。网络的(Network-Savvy)Java本身等于就是通过网络而产生的，它的许多功能与应用都与网络相关，从最初的Applet、简化的Socket、交互式的JSP/Servlet网络程序到今日热门的WebService等，都注定了Java在网络相关的领域占有一席之地。事实上，Java应用最多的领域也正是网络服务这一块。编译的(Interpreted)您要先知道一件事，程序在一个平台上要能够运行，必须先编译为该平台所能理解的原始机器语言(NativeMachineInstructions)，但最大的问题在于每个平台所认识的机器语言各不相同。例如Windows操作系统认识的机器语言就与Linux认识的不相同，专为Windows操作系统所编写并编译好的程序，并无法直接拿来在Linux操作系统上运行。为了解决在不同平台间运行程序的问题，Java的程序在进行编译时，并不直接编译为与平台相对应的原始机器语言，而是编译为与系统无关的“字节码”(Bytecodes)。为了要运行Java程序，运行的平台上必须安装有JVM(JavaVirtualMachine)，JVM等于是为Java程序所虚拟的环境。当运行Java程序时，Java实时编译器(JustInTimeCompiler，JIT)会将字节码编译为目标平台所接受的原始机器语言，通过JVM使得Java程序在不同平台上都能运行的目的得以实现，如图1-2所示。56图1-2JVM将Java字节码转换为与平台相对应的机器语言“平台”(Platform)一词并没有较严谨的定义，在计算机的领域中，平台有时指的是硬件，有时指的是作用于硬件之上的软件系统，有时则指硬件加上软件，这里的平台指的是“操作系统”。由于不同的硬件会运行不同的操作系统，所以这里对平台的定义也就是硬件加上软件。良葛格的话匣子您可以在Google()上搜寻define:platform来查询网络上各种对平台的定义。健壮的(Robust)Java将C/C++中一些功能强大但不容易掌握的功能去除了。以指针(Point)功能为例，即使是有经验的开发人员在使用指针功能时也得小心翼翼，避免编写出使程序崩溃(Crash)的错误，诸如此类的功能在Java中被去除，为的是让Java在使用时更为简单，编写出来的程序更为健壮。舍弃了C/C++的一些特性曾使得许多开发人员质疑没有了C/C++的这些特性，Java还能开发什么软件？但从Java正式提出至今10年来已经证明，Java确实适用于开发各个领域的软件，而且拥有广大的网络资源。安全的(Secure)Java加入了垃圾回收(GarbageCollection)机制，让开发人员无需担心对象资源的回收问题，异常(Exception)处理架构让开发人员可以掌握程序中各种突发的异常状况。另外，像synchronized、final等存取关键词的使用，目的都在于加强Java程序的安全性。了解Java1可移植的(Portable)要让程序跨平台运行并不是一件容易的事，有相当多的因素必须考虑，例如数据类型所占内存长度就是一个问题，Java在不同的平台上的数据类型长度是统一的(而C/C++则不然)。这是Java在提高程序可移植性上最显而易见的一个例子。高性能的(High-Performance)高性能是Java所宣称的，在某些条件的配合下，Java号称可以与C/C++拥有同样甚至更好的运行性能，但更多的人只是将这个宣称视为一个商业宣传的口号。Java是在运行时期才将中间的字节码编译为原始机器语言，这就花上了一段不短的启动时间，而早期的Java在运行性能上确实是一直被诟病的。不过在历经数个版本的变更，Java一直尝试提高其运行的性能，像使用JavaHotSpot技术。在第一次加载Java字节码时，JIT会以编译模式开始加载，分析并尝试以最佳化编译为