Java 基本概念和简介

1. 课程目标

• 了解Java语言的特点
• 掌握Java的优缺点
• 学习Java的发展历史
• 理解Java在各类应用场景中的使用
• 理解Java的基本概念

2. Java的特点

Java是一门面向对象的编程语言，具有以下核心特点：

• 平台无关性：Java的“编译一次，运行多次”特性依赖于JVM（Java Virtual Machine），使得Java代码可以在任何安装了JVM的系统上运行。
• 面向对象：Java是面向对象的语言，支持封装、继承和多态，有助于代码的模块化和可重用性。
• 内存管理：Java提供了自动垃圾回收机制，帮助程序员有效管理内存。
• 安全性：Java运行时环境具有内置的安全机制，保护用户设备免受恶意代码攻击。
• 多线程支持：Java内置多线程支持，使得开发并发应用更为便捷。
• 强类型语言：Java是一种强类型语言，变量类型在编译时进行检查，提高了代码的可靠性。

3. Java的优缺点

优点

• 跨平台性：Java程序只需编译一次，即可在多种平台上运行。
• 丰富的类库：Java拥有标准库和大量第三方库，提供了广泛的功能支持。
• 高安全性：Java提供了内置的安全机制，使其成为开发网络应用的理想选择。
• 稳定性：Java在企业级应用中非常成熟，具有较高的稳定性。
• 社区支持：Java拥有庞大的开发者社区，丰富的资源支持和活跃的技术讨论。

缺点

• 性能：由于Java运行在JVM上，其性能相较于直接运行在硬件上的语言（如C/C++）略低。
• 学习曲线：Java的面向对象特性和严格的语法要求可能让新手较难上手。
• 资源消耗：Java应用程序一般占用较多的内存和CPU资源，尤其是大型应用。

4. Java的发展历史

• 1991年：Sun Microsystems的詹姆斯·高斯林（James Gosling）和他的团队启动了"Green项目"，意在开发一种面向消费电子产品的编程语言。
• 1995年：Java正式发布，其“Write Once, Run Anywhere”的特性使其迅速流行起来。
• 2004年：Java 5发布，加入了泛型（Generics）、增强型for循环、自动装箱/拆箱等功能。
• 2006年：Sun Microsystems将Java开源，进一步推动了其在全球开发者中的流行。
• 2010年：Oracle收购Sun Microsystems，并接管了Java的开发工作。
• 近几年：Java通过定期的版本更新（如Java 8、Java 11、Java 17等），不断引入新特性（如Lambda表达式、模块化系统、记录类型），以适应现代开发需求。

5. Java的应用场景

Java凭借其跨平台、面向对象和安全性，广泛应用于各类软件开发场景：

• 企业级应用：Java在金融、电子商务、政府管理等领域应用广泛，如银行交易系统、ERP系统等。
• 移动开发：Android系统的主要开发语言是Java，许多Android应用都是用Java编写的。
• Web应用：Java支持各种Web开发框架（如Spring、Struts），使其成为开发动态网站和Web服务的主流选择。
• 大数据：Java是Hadoop等大数据框架的主要开发语言，在大数据处理方面应用广泛。
• 嵌入式系统：Java最早的用途就是嵌入式系统，虽然现在较少用在这类场景，但仍有一定应用。
• 科学计算：Java的稳定性和丰富的数学库使其适合于科学计算和数值分析。

6. Java的基本概念

6.1 Java程序的基本结构

• 类（Class）：Java程序的基本组成单位。每个Java应用程序至少包含一个类。
• 方法（Method）：类中的函数称为方法，用于定义类的行为。
• 对象（Object）：类的实例，代表程序中可操作的实体。

示例代码：

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}

6.2 Java虚拟机（JVM）

JVM 是 Java 程序运行的环境，将字节码（Bytecode）转换为机器码，保证了Java的跨平台能力。JVM还负责内存管理、垃圾回收和线程管理。

6.3 JDK 和 JRE

• JDK（Java Development Kit）：Java开发工具包，包含编译器、Java标准库等，开发Java程序必备。
• JRE（Java Runtime Environment）：Java运行环境，仅包含Java标准库和JVM，用于运行Java程序。

6.4 关键字（Keywords）

Java保留了50多个关键字，如class、public、static等，它们具有特定含义，用于定义Java程序的结构和功能。

6.5 数据类型

Java是强类型语言，基本数据类型包括：

• 整型（int, byte, short, long）
• 浮点型（float, double）
• 字符型（char）
• 布尔型（boolean）

6.6 运算符

Java提供了多种运算符：

• 算术运算符：+、-、*、/、%
• 比较运算符：==、!=、<、>、<=、>=
• 逻辑运算符：&&、||、!
• 赋值运算符：=、+=、-=等
• 位运算符：&、|、^、~、<<、>>

6.7 控制语句

Java中的控制语句包括：

• 条件控制：if、else、switch
• 循环控制：for、while、do-while
• 跳转控制：break、continue、return

7. 总结

本课带领大家了解了Java的基本概念、特点、优缺点、发展历程和应用场景。Java以其跨平台性和稳定性在企业级应用、移动开发和大数据等领域拥有广泛的应用前景。掌握Java基本概念是进一步学习Java编程的第一步，为大家今后使用Java奠定了扎实的基础。