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1、第一章： Java开始 ITjob就业培训第一章： Java开始学习目标n Java技术的组成n Java虚拟机的主要功能n JAVA内存垃圾自动回收机制n 运行代码的步骤n 编写、编译并运行简单Java应用程序Java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Patrick Haughton和James Gosling领导的技术小组开发了JAVA。上世纪九十年代中期，Sun推出了Sun Java Development Toolkits 1.0，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
2、用程序和多种操作系统（Sun Solaris，Windows Nt，Windows 95，Macintosh）的应用程序。1998年Sun推出Java 2 Platform，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，Java 2 SDK1.6是Java 2 Platform的最新定义。这个定义又可以细分为四个版本：标准版：J2SE(Java SE)，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。（Java SE的体系结构）企业版：J2EE(Java EE)，用于企业级应用。微型版：J2M
3、E(Java ME)，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：n Java编程语言：定义变量、表达式、逻辑控制等基本规则。n 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。n 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。n Java虚拟机：Java技术出于跨平台，可移植的考虑，没有
4、将程序的源代码编译连接成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源程序被编译成字节（byte）代码，编译后的文件名后缀是.class文件，增加一段解说在Java虚拟机上运行。n Java工具：编译器，注释器（interpreter），文档生成器等工具。n Java小应用程序：小应用程序（Applets）是一种贮存于WWW服务器上的用Java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。n Java应用程序：J
5、ava Applications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；应改为逗号可运行于任何具备Java运行环境的设备中。n 其它Java程序：JavaBean,Servlet,JSP等。Java技术的优点Java技术取得今天这样的成就，依赖于这门技术的先进性，Java技术具有下列优点：n 简单、健壮：java=(c+)-+，继承了c+语言的优点，去掉了c+的难点，又加入了新的特性;许多高级语言都要由程序员进行指针运算和存储器管理。这项工作即复杂又容易出错。Java不需要程序员进行指针运算和存储器管理，简化了设计，减少了出错的可能性。n 面向对象：Java是面
6、向对象的程序设计语言。与面向过程的语言相比，面向对象的语言更能反映人类对世界的认识和处理模式，具有良好的代码重用性。处理复杂、庞大而且不断变化的信息系统，必须使用面向对象的程序设计语言。n 分布式：目前，在所有软件产品中，仅供单个计算机使用的单机版软件所占的比例越来越小。大多数软件都可以运行在网络环境中。Java拥有一个网络协议对象库（TCP/IP,HTTP,FTP等），可以象错别字，改为像访问当地文件一样访问Internet上的对象。n 改进的解释性：为弥补解释语言速度较慢的不足，Java采用预编译的办法，将源程序生成字节代码，减轻运行时的解释工作。另一方面，有些Java运行环境采用Just
7、-In-Time(JIT)编译器将字节代码编译成机器码直接运行，这种运行环境对于重复执行的服务器端软件特别有效，可以达到C语言的速度。n 安全：Java语言在编译时删除了指针和内存分配，在运行时检查字节代码，拒绝执行非法的内存访问，超越权限的访问等。可以防御黑客攻击。n 平台无关：Java通过采用虚拟机技术真正实现了与平台无关。Java软件是真正跨平台可移植的。编译过的JAVA文件，即可以在windowns上运行，也可以Linux、Unix等系统上运行。加一段文字解说n 多线程：允许一个应用程序同时做多个任务。n 动态性：Java允许下载代码模块，因此，当程序运行时也能动态升级。n 高性能：经
8、过实际的综合评测得出结论，Java是高性能的。 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write once, run anywhere的特性，其组成为：n 指令集（中央处理器CPUn 寄存器n 类文件格式n 栈n 垃圾收集堆n 存储区Java虚拟机隐藏了计算机硬件和操作系统的复杂性。改为逗号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），保存为.class文件增加文件。执行Java程序时，JVM负责解释字节代码， JVM的指令转换成
9、真实的机器指令，并执行。自动内存回收（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。程序员可以建议垃圾回收，通过调用System.gc()实现。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）大多数垃圾收集使用了根集(root set)这个概念；所谓
10、根集就量错别字，改为是正在执行的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。简单的说，就是没有任何引用指向这块内存空间，该空间的内存就可以被回收。增加一段文字说明引用计数法(Reference Counting Collector)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
11、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，适宜地必须 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(Tracing Collector)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
12、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(Compacting Collector)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 多余一个空格，可删除的对象。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
13、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JV
14、M 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。代码运行过程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。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
15、运行，只是在加载时，因为要编译成机器码而略有延迟。Java技术运行字节代码包含如下三大步骤：n 加载代码由类加载器执行n 校验代码由字节码校验器执行n 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）：n 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。n 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。n 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
