认识 Java 语言

认识 Ja va 语言

说到计算机，其实可以拆解成两个核心部分：硬件和软件。硬件嘛，就是那些看得见摸得着的物理装置，比如主板、CPU、内存条，由电子、机械和光电元件组成。而软件呢，则是为了管理和维护计算机，或者完成用户特定任务而编写的各种程序的总和。

编程语言的发展历程，其实是一部不断追求“说人话”的历史。最早是机器语言，全是0和1的代码，对程序员来说简直是天书。后来进步到汇编语言，用一些助记符代替了二进制指令，但依然不够直观。直到高级语言的出现，比如C、C++、PHP、.NET，当然还有我们今天的主角——Ja va，才真正让编程变得贴近人类的思维。

Ja va语言诞生于1995年，由Sun公司推出。这里有个有趣的小插曲：后来IBM公司推出的著名开发工具Eclipse，名字意为“日食”，而Sun公司的名字正是“太阳”，这其中的隐喻颇值得玩味。到了2010年，Ja va随着Sun公司一起被Oracle（甲骨文）收购。而这一切的起点，都要归功于“Ja va之父”——James Gosling。

Ja va 版本

Ja va家族主要分为三个版本，各有侧重：

Ja va ME（微型版）：主要用于嵌入式系统开发，比如早期的塞班手机（诺基亚的辉煌时代还记得吗？）就大量应用了它。

Ja va SE（标准版）：这是Ja va技术最核心、最基础的部分，主要用于桌面应用程序的开发。可以说，它是整个Ja va体系的基石。

Ja va EE（企业版）：顾名思义，它主要面向企业级应用，用于开发大规模、分布式的网络程序，构建复杂的服务器端系统。

Ja va 语言的特点

Ja va之所以能风靡多年，离不开它几个鲜明的特点：

首先，它是面向对象的，这符合我们对现实世界的认知方式。不过，它采用的是单继承机制，这与C++的多继承有所不同，目的是让类之间的关系更清晰，避免复杂性。

最广为人知的特点恐怕是跨平台了。“一次编写，到处运行”的口号正是源于此。这个魔法的关键，就在于JVM（Ja va虚拟机）。Ja va程序编译后生成的是字节码（.class文件），而不是直接针对特定操作系统的机器码。不同平台（Windows、Linux、macOS）只需要安装对应的JVM，就能解释执行相同的字节码文件，从而实现跨平台。

这里需要理清几个关键概念：

JDK (Ja va Development Kit)：这是Ja va开发工具包，是开发者的必备。它包含了JRE (Ja va Runtime Environment) 以及编译器（ja vac）、调试器等开发工具。

JRE (Ja va Runtime Environment)：这是Ja va运行环境。如果只想运行Ja va程序而不开发，安装JRE就够了。它由JVM 和 Ja va系统类库（API） 组成。

配置环境变量

要让Ja va在命令行中顺畅运行，配置环境变量是新手必经的一步。这个过程可以分解为几个清晰的步骤：

Step1: 安装JDK。这没什么好说的，从官网下载并运行安装程序即可。

Step2: 配置PATH变量。它的作用是告诉操作系统，当你在任意目录下输入“ja va”或“ja vac”等命令时，应该去哪个路径下寻找这些可执行文件。通常的做法是，将JDK安装目录下的“bin”文件夹的路径（例如`C:\Program Files\Ja va\jdk1.8.0_171\bin`）添加到系统的PATH变量中。

Step3: 配置CLASSPATH变量（在较新版本中，这一步有时不是必须的）。它的作用是告诉Ja va编译器（ja vac）和虚拟机（ja va），应该去哪些目录下寻找用户自定义的类文件（.class）和系统类库。一个常见的设置是包含当前目录（用一个点“.”表示）和JDK类库的路径。

为了管理方便，我们通常会先创建一个名为JA VA_HOME的系统变量，其值设为JDK的安装根目录（如`C:\Program Files\Ja va\jdk1.8.0_171`）。然后，在配置PATH时，就可以使用`%JA VA_HOME%\bin`这样的引用方式，这样即使以后JDK路径变了，也只需修改JA VA_HOME一处。

配置完成后，如何验证成功呢？很简单，打开命令行窗口，依次输入`ja va -version`、`ja va`、`ja vac`这三个命令。如果都能正常显示信息而非“找不到命令”的错误，那就大功告成了。

简单总结一下PATH和CLASSPATH的区别：PATH是给操作系统用的，用于查找可执行文件（如ja va.exe）；而CLASSPATH是给JVM用的，用于查找运行程序时需要的类文件。

Ja va语言的执行过程

一个Ja va程序从代码到运行，背后经历了一场精密的“旅程”：

首先，编译器（ja vac）将我们编写的源代码（.ja va文件）编译成一种中间格式——字节码文件（.class文件）。这个文件不是任何特定CPU的机器指令。

当我们在命令行输入`ja va ClassName`启动程序时，JVM就开始工作了。它会将对应的.class文件加载到内存中，并为这个类创建一个`ja va.lang.Class`类型的对象。

接着进行连接，这个阶段包括验证字节码、为静态变量分配内存等准备工作。

然后是初始化。这是关键一步，JVM会执行类中的静态变量赋值操作和静态代码块。

最后，找到并执行我们定义的入口方法——main方法，程序便正式跑起来了。

所以，完整的链条可以概括为：源文件(.ja va) -> 编译器(ja vac) -> 字节码文件(.class) -> 解释器(JVM) -> 机器语言。对应的命令行操作就是：用`ja vac A.ja va`来编译，用`ja va A`来运行。

编写Ja va程序时需要注意

在动手编写第一个Ja va程序前，有两个细节必须牢记，它们常常是新手踩坑的地方：

第一，.ja va源文件的名称，必须与该文件中被public修饰的类名完全一致（包括大小写）。如果文件里有一个`public class HelloWorld`，那么保存的文件名就必须是`HelloWorld.ja va`。

第二，一个源文件里可以定义多个类。但是，至多只能有一个类被声明为public，并且这个public类的名字必须和文件名相同。其他非public类则没有这个限制，编译后它们会各自生成独立的.class文件。