Java是一种可以编写跨平台的、面向对象的程序设计语言。本章将向读者简单介绍Java语言和相关的特性、不同的版本以及学好Java语言的方法等。初识Java所需要掌握的东西，其主要目的是让读者对Java语言有一个整体的了解，然后再慢慢地学习具体内容，最后达到完全掌握Java语言的目的。
通过阅读本章，您可以：
?  了解Java语言
?  了解Java的版本
?  了解Java的应用领域
?  了解如何学好Java
?  了解Java语言特性
?  掌握不同平台的JDK环境搭建
?  掌握Java程序的编写方法

 
1.1  Java简介
  视频讲解：光盘\TM\lx\1\Java简介.exe
Java是一种高级的面向对象的程序设计语言。使用Java语言编写的程序是跨平台的，从PC机到手持电话都有Java开发的程序和游戏，Java程序可以在任何计算机、操作系统和支持Java的硬件设备上运行。
1.1.1  什么是Java语言
Java是在1995年由Sun公司推出的一种极富创造力的面向对象的程序设计语言，它由Java之父詹姆斯?戈士林博士设计。作为Sun研究院院士，詹姆斯?戈士林亲手设计了Java语言，并完成了Java技术的原始编译器和虚拟机。Java最初的名字是OAK，在1995年被重命名为Java。
Java是一种通过解释方式来执行的语言，其语法规则和C++类似。同时，Java也是一种跨平台的程序设计语言，用Java语言编写的程序，可以运行在任何平台和设备上，如跨越IBM个人电脑、MAC苹果计算机、各种微处理器硬件平台，以及Windows、UNIX、OS/2、MAC OS等系统平台，真正实现“一次编写，到处运行”。Java非常适合于企业网络和Internet环境，并且已成为Internet中最具有影响力、最受欢迎的编程语言之一。
与目前常用的C++相比，Java语言简洁得多，而且提高了可靠性，除去了最大的程序错误根源，此外它还有较高的安全性，可以说它是有史以来最为卓越的编程语言。
Java语言编写的程序既是编译型的，又是解释型的。程序代码经过编译之后转换为一种称为Java字节码的中间语言，Java虚拟机（JVM）将对字节码进行解释和运行。编译只进行一次，而解释在每次运行程序时都会进行。编译后的字节码采用一种针对JVM优化过的机器码形式保存，虚拟机将字节码解释为机器码，然后在计算机上运行。Java语言程序代码的编译和运行过程如图1.1所示。
 
图1.1  Java程序的编译和运行过程
1.1.2  Java的应用领域
借助Java，程序开发人员可以自由地使用现有的硬件和软件系统平台。这是因为Java是独立于平台的，它还可以应用于计算机之外的领域，Java程序可以在便携式计算机、电视、电话、手机和其他的大量电子设备上运行。Java的用途不胜枚举，它拥有无可比拟的能力，而且节省的时间和费用十分可观。Java的应用领域主要包括：
?	桌面应用系统开发。
?	嵌入式系统开发。
?	电子商务应用。
?	企业级应用开发。
?	交互式系统开发。
?	多媒体系统开发。
?	分布式系统开发。
?	Web应用系统开发。
Java无处不在，它可应用于任何地方、任何领域，并且已拥有几百万个用户，其发展速度要快于在它之前的任何一种计算机语言。Java能够给企业和最终用户带来数不尽的好处。Oracle公司董事长和首席执行官Larru Ellison说过：“Java正在进入企业、家庭和学校。它正在像Internet本身一样成为普遍存在的技术。”
如果仔细观察，就会发现，Java就在我们身边，如我们经常使用的Java开发工具Eclipse、NetBeans、JBuilder等，另外还有RSSOwl、Limewire、Azureus、CyberDuck、OpenOffice等优秀软件都是使用Java编写的。此外，各手机厂商都为自己的产品提供了Java技术的支持，各种手机上的Java程序和游戏已经数不胜数。
1.1.3  Java的版本
自从Sun推出Java以来，就力图使之无所不能。Java发展至今，按应用范围分为3个版本，即Java SE、Java EE和Java ME，也就是Sun ONE（Open Net Environment）体系。本节将分别介绍这3个Java版本。
1．Java SE
Java SE就是Java的标准版，主要用于桌面应用程序的开发，同时也是Java的基础，它包含Java语言基础、JDBC（Java数据库连接性）操作、I/O（输入输出）、网络通信、多线程等技术。Java SE的结构如图1.2所示。
2．Java EE
Java2 EE是Java2的企业版，主要用于开发企业级分布式的网络程序，如电子商务网站和ERP（企业资源规划）系统，其核心为EJB（企业Java组件模型）。Java EE的结构如图1.3所示。
3．Java ME
Java ME主要应用于嵌入式系统开发，如掌上电脑、手机等移动通信电子设备，现在大部分手机厂商所生产的手机都支持Java技术。Java ME的结构如图1.4所示。
 
图1.2  Java SE的结构
                    
                图1.3  Java EE的结构                           图1.4  Java ME的结构
1.1.4  怎样学好Java
如何学好Java语言，这是所有初学者需要共同面对的问题，其实每种语言的学习方法都大同小异，需要注意的主要有以下几点：
?	明确自己的学习目标和大的方向。选择并锁定一门语言，按照自己的学习方向努力学习和认真研究。
?	初学者不要看太多的书，先找本基础书系统地学习。很多程序开发人员工作了很久也只是熟悉部分基础而已，并没有系统地学习Java语言。
?	了解设计模式。开发程序必须编写程序代码，这些代码必须具有高度的可读性，这样编写的程序才有调试、维护和升级的价值。学习一些设计模式，能够更好地把握项目的整体结构。
?	不要死记语法。在刚接触一门语言，特别是Java语言时，掌握好基本语法，并大概了解一些功能即可。借助开发工具（如Eclipse或NetBeans）的代码辅助功能，完成代码的录入，这样可以快速地进入学习状态。
?	多实践，多思考，多请教。仅读懂书本中的内容和技术是不行的，必须动手编写程序代码，并运行程序、分析运行结构，从而对学习内容有个整体的认识和肯定。用自己的方式去思考问题，编写代码来提高编程思想。平时多请教老师或经理，和其他人多沟通技术问题，提高自己的技术和见识。
?	不要急躁。遇到技术问题，必须冷静对待，不要让自己的大脑思绪混乱，保持清醒的头脑才能分析和解决各种问题。可以尝试听歌、散步等活动放松自己。
?	遇到问题，首先尝试自己解决，这样可以提高自己的程序调试能力，并对常见问题有一定的了解，明白出错的原因，甚至举一反三，解决其他关联的错误问题。
?	多查阅资料。可以经常到Internet上搜索相关资料或解决问题的方法，网络上已经摘录了很多人遇到的问题和不同的解决方法，分析这些解决问题的方法，找出最好、最适合自己的方法。
?	多阅读别人的源代码。不但要看懂别人的程序代码，还要分析编程者的编程思想和设计模式，并融为己用。
1.1.5  Java API文档
API的全称是Application Programming Interface，即应用程序编程接口。Java API文档是Java程序开发不可缺少的编程词典，它记录了Java语言中海量的API，主要包括类的继承结构、成员变量和成员方法、构造方法、静态成员的详细说明和描述信息。可以在Java网站http://java.sun.com中找到最新版本的JDK文档（即API文档）。Java API文档的页面效果如图1.5所示。
 
图1.5  Java API文档页面效果
1.2  Java特性
  视频讲解：光盘\TM\lx\1\Java特性.exe
Java语言适用于Internet环境，是一种被广泛使用的网络编程语言。下面将分别介绍Java语言的一些特点。
1.2.1  简单
Java语言的语法简单明了，容易掌握，而且是纯面向对象的语言。Java语言的简单性主要体现在以下几个方面：
?	语法规则和C++类似。从某种意义上讲，Java语言是由C和C++语言转变而来的，所以C程序设计人员可以很容易地掌握Java语言的语法。
?	Java语言对C++进行了简化和提高。例如，Java使用接口取代了多重继承，并取消了指针，因为指针和多重继承通常使程序变得复杂。Java语言还通过实现垃圾自动收集，大大简化了程序设计人员的资源释放管理工作。
?	Java提供了丰富的类库和API文档以及第三方开发包，另外还有大量的基于Java的开源项目，现在JDK（Java开发者工具箱）也开放源代码了，读者可以通过分析项目的源代码，从而提高自己的编程水平。
1.2.2  面向对象
面向对象是Java语言的基础，也是Java语言的重要特性，因为它本身就是一种纯面向对象的程序设计语言，Java提倡万物皆对象，语法中不能在类外面定义单独的数据和函数，也就是说，Java语言最外部的数据类型是对象，所有的元素都要通过类和对象来访问。
1.2.3  分布性
Java的分布性包括操作分布和数据分布，其中操作分布是指在多个不同的主机上布置相关操作，而数据分布是将数据分别存放在多个不同的主机上，这些主机是网络中的不同成员。Java可以凭借URL（统一资源定位符）对象访问网络对象，访问方式与访问本地系统相同。
1.2.4  可移植性
Java程序具有与体系结构无关的特性，从而使Java程序可以方便地移植到网络的不同计算机中。同时，Java的类库中也实现了针对不同平台的接口，使这些类库也可以移植。
1.2.5  解释型
运行Java程序需要解释器。任何移植了Java解析器的计算机或其他设备都可以用Java字节码进行解释执行。字节码独立于平台，它本身携带了许多编译时的信息，使得连接过程更加简单，开发过程也就更加迅速，更具探索性。
1.2.6  安全性
Java语言删除了类似C语言中的指针和内存释放等语法，从而有效地避免了非法操作内存。Java程序代码要经过代码校验、指针校验等很多的测试步骤才能够运行，所以未经允许的Java程序不可能出现损害系统平台的行为，而且使用Java可以编写防病毒和防修改的系统。
1.2.7  健壮性
Java的设计目标之一，是编写多方面的、可靠的应用程序，Java将检查程序在编译和运行时的错误，并且消除错误。类型检查能帮助用户检查出许多在开发早期出现的错误。同时，很多集成开发工具（如Eclipse、NetBeans）的出现使编译和运行Java程序更加容易。
1.2.8  多线程
多线程机制能够使应用程序在同一时间并行执行多项任务，而且相应的同步机制可以保证不同线程能够正确地共享数据。使用多线程，可以带来更好的交互能力和实时行为。
1.2.9  高性能
Java编译后的字节码是在解释器中运行的，所以它的速度比多数交互式应用程序提高了很多。另外，字节码可以在程序运行时被翻译成特定平台的机器指令，从而进一步提高运行速度。
1.2.10  动态
Java在很多方面比C和C++更能够适应发展的环境，可以动态调整库中方法和变量的增加，而客户端却不需要任何更改。在Java中动态调整是非常简单和直接的。
1.3  搭建Java环境
  视频讲解：光盘\TM\lx\1\搭建Java环境.exe
Java编程的初学者会经常听到老师强调“工欲善其事，必先利其器”这句话，在学习Java语言之前，必须了解并搭建好它所需要的开发环境。要编译和执行Java程序，JDK（Java Developers Kits）是必备的。下面将具体介绍下载并安装JDK和配置环境变量的方法。
1.3.1  JDK下载
Java的JDK又称Java SE（以前称J2SE），可以在Sun公司的官方网站（http://java.sun.com）上下载。






下面以目前最新版本的JDK 6为例介绍下载JDK的方法，具体步骤如下：
（1）打开IE浏览器，输入网址“http://java.sun.com”，浏览Java主页。在Java主页右侧的Popular Downloads栏中包含了热门下载的超链接，其中包括Java SE、Java EE、Java ME、NetBeans IDE等，在此单击Java SE超链接，如图1.6所示。
（2）在Java SE的下载页面中提供了下载最新版本JDK的超链接，即单击右侧的Download按钮，如图1.7所示。在撰写本书时，最新的JDK版本为JDK 6 Update 17。
     
                   图1.6  Java主页                                    图1.7  JDK的下载页
（3）在下载页面左侧默认下载安装文件的平台为Windows，用户可以根据需要选择其他平台如Linux，然后单击Download按钮下载JDK安装文件，如图1.8所示。
（4）接下来会出现JDK下载的登录页面，要求登录之后进行下载，也可以跳过此步骤，单击Skip this Step超链接，直接下载安装文件，如图1.9所示。


        
图1.8  下载JDK安装文件                      图1.9  JDK下载的登录页面





（5）如果是下载Linux系统的JDK安装文件，可在图1.8所示的页面中的Platform下拉列表框中选择Linux平台，然后单击Download按钮。在图1.9所示的页面中同样单击Skip this Step超链接，将直接进入下一步下载页面。
（6）在如图1.10所示的下载页面中选择需要的Linux平台的下载文件，这里需要根据自己的Linux版本来选择下载文件，笔者的Linux是Red Hat 9 Linux，所以选择下载“jdk-6u17-linux-i586.bin”文件，直接在页面单击该文件的超链接即可。
 
图1.10  Linux平台JDK安装文件的下载页面
 
1.3.2  Windows系统的JDK环境
1．JDK安装
下载Windows平台的JDK安装文件“jdk-6u17-windows-i586.bin”后，安装步骤如下：
（1）运行安装文件，安装向导会要求接受Sun公司的许可协议，单击“接受”按钮。
（2）在“自定义安装”对话框中可以选择安装的功能组件，然后单击“更改”按钮，更改JDK的安装路径，再单击“下一步”按钮，如图1.11所示。
（3）开始JDK的安装。在安装过程中会弹出JRE的“目标文件夹”对话框，在这里可以更改JRE的安装路径，如图1.12所示。然后单击“下一步”按钮，安装向导会继续完成安装进程。
     
 图1.11  JDK“自定义安装”对话框                      图1.12  JRE“自定义安装”对话框	






2．在Windows XP和Winows 2003系统中配置环境变量
在Windows XP和Windows 2003系统中配置环境变量的步骤如下：
（1）在“我的电脑”图标上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“属性”命令，弹出“系统属性”对话框，如图1.13所示。选择“高级”选项卡，然后单击“环境变量”按钮，弹出“环境变量”对话框，如图1.14所示。单击“系统变量”栏中的“新建”按钮，创建新的系统变量。
（2）弹出“新建系统变量”对话框，分别输入变量名“JAVA_HOME”和变量值“C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_17”，其中变量值是笔者的JDK安装路径，读者需要根据自己的计算机环境进行修改，如图1.15所示。单击“确定”按钮，关闭“新建系统变量”对话框。
        
     图1.13  “系统属性”对话框                      图1.14  “环境变量”对话框
（3）在图1.14所示的“环境变量”对话框中双击Path变量对其进行修改，在原变量值之前添加“.;%JAVA_HOME%\bin;”变量值（注意：最后的“;”不要丢掉，它用于分割不同的变量值），如        图1.16所示。单击“确定”按钮完成环境变量的设置。
             
   图1.15  “新建系统变量”对话框                  图1.16  设置Path环境变量值
（4）JDK安装成功之后必须确认环境配置是否正确。在Windows系统中测试JDK环境需要选择“开始”/“运行”命令，然后在“运行”对话框中输入“cmd”并单击“确定”按钮启动控制台。在控制台中输入“javac”命令，按Enter键，将输出JDK的编译器信息，其中包括修改命令的语法和参数选项等信息。这说明JDK环境搭建成功。
3．Windows 7系统中配置环境变量
在Windows 7系统中配置环境变量的步骤如下：
（1）在“开始”菜单的“计算机”图标上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“属性”命令，在弹出的“属性”对话框左侧单击“高级系统设置”超链接，将出现如图1.17所示的“系统属性”对话框。
（2）单击“环境变量”按钮，将弹出“环境变量”对话框，如图1.18所示，单击“系统变量”栏中的“新建”按钮，创建新的系统变量。
           
   图1.17  “系统属性”对话框                     图1.18  “环境变量”对话框
（3）弹出“新建系统变量”对话框，分别输入变量名“JAVA_HOME”和变量值（即JDK的安装路径），其中变量值是笔者的JDK安装路径，读者需要根据自己的计算机环境进行修改，如图1.19所示。单击“确定”按钮，关闭“新建系统变量”对话框。
（4）在图1.18所示的“环境变量”对话框中双击Path变量对其进行修改，在原变量值最前端添加“.;%JAVA_ HOME%\bin;”变量值（注意：最后的“;”不要丢掉，它用于分割不同的变量值）。单击“确定”按钮完成环境变量的设置。
（5）JDK安装成功之后必须确认环境配置是否正确。在Windows系统中测试JDK环境需要选择“开始”/“运行”命令（没有“运行”命令可以按Windows+R组合键），然后在“运行”对话框中输入“cmd”并单击“确定”按钮启动控制台。在控制台中输入“javac”命令，按Enter键，将输出JDK的编译器信息，其中包括修改命令的语法和参数选项等信息。这说明JDK环境搭建成功。
1.4  第一个Java程序
  视频讲解：光盘\TM\lx\1\第一个Java程序.exe
编写Java应用程序，可以使用任何一个文本编辑器来编写程序的源代码，然后使用JDK搭配的工具进行编译和运行。当然，现在流行的开发工具可以自动完成Java程序的编译和运行，甚至还带有代码辅助功能，可以提示完整的语法代码，但是大型的IDE开发工具需要的系统资源较大，在开发一个简单的程序时，还是原始的文本编辑器速度较快。本节将介绍使用文本编辑器开发一个简单Java程序的步骤。
【例1.1】 下面编写本书的第一个Java程序，它在屏幕（也称控制台）上输出“HelloJava”信息。程序编写步骤如下：（实例位置：光盘\TM\sl\1.01）
（1）使用文本编辑器编写Java程序代码的过程和平时编写文本文件是一样的，只需注意Java语法格式和编码规则即可。选择“开始”/“所有程序”/“附件”/“记事本”命令，在“记事本”程序中输入以下代码：

public class HelloJava {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("Hello Java");
	}
}

（2）选择“文件”/“保存”命令，选择存储位置在C盘根目录，在输入文件名称时，使用双引号“ ”符号把文件名称包含起来，如输入“HelloJava.java”，其中双引号是英文字符，不是中文的符号。这样可以防止“记事本”程序为文件自动添加“.txt”扩展名。
（3）Java源程序需要编译成字节码才能够被JVM识别，这需要使用JDK的“javac.exe”命令。假设HelloJava.java文件保存在C盘，选择“开始”/“运行”命令，在“运行”对话框中输入“cmd”，单击“确定”按钮，启动控制台，在控制台中输入“cd\”命令将当前位置切换到C盘根目录，然后输入“javac HelloJava.java”命令编译源程序。源程序被编译后，会在相同的位置生成相应的“.class”文件，这是编译后的Java字节码文件。






（4）在控制台中输入“java HelloJava”命令将执行编译后的HelloJava.class字节码文件。编译与运行Java程序的步骤以及运行结果如图1.20所示。
 
图1.20  编译与运行Java程序的步骤以及运行结果







 
1.5  小    结
本章简单描述了什么是Java语言并介绍了其相关特性，另外还分别介绍了在Windows和Linux系统平台中搭建Java环境的方法，以及编写Java程序的简单步骤。通过本章的学习，读者应该能够了解什么是Java和它的不同版本以及如何学习Java语言。搭建Java环境是本章的重点，读者应该熟练掌握。
1.6  实践与练习
1． 尝试修改例1.1的实例，使程序输出“这是我的第一个Java程序”。（答案位置：光盘\TM\sl\1.02）
2．尝试编写Java程序，使程序输出如图1.21所示的运行结果。（答案位置：光盘\TM\sl\1.03）
 
图1.21  Java程序运行结果