Java技術(shù)與應用課件

Java技術(shù)與應用主講人：孫鑫/1精選2021版課件Java的起源

Java來自于Sun公司的一個叫Green的項目，其原先的目的是為家用消費電子產(chǎn)品開發(fā)一個分布式代碼系統(tǒng)，這樣我們可以把E-mail發(fā)給電冰箱、電視機等家用電器，對它們進行控制，和它們進行信息交流。開始，準備采用C++，但C++太復雜，安全性差，最后基于C++開發(fā)了一種新的語言O(shè)ak（Java的前身），Oak是一種用于網(wǎng)絡(luò)的精巧而安全的語言，Sun公司曾以此投標一個交互式電視項目，但結(jié)果被SGI打敗?？蓱z的Oak幾乎無家可歸，恰巧這時MarkArdreesen開發(fā)的Mosaic和Netscape啟發(fā)了Oak項目組成員，他們用Java編制了HotJava瀏覽器，得到了Sun公司首席執(zhí)行官ScottMcNealy的支持，觸發(fā)了Java進軍Internet。Java的取名也有一則趣聞，有一天，幾位Java成員組的會員正在討論給這個新的語言取什么名字，當時他們正在咖啡館喝著Java(爪哇)咖啡，有一個人靈機一動說就叫Java怎樣，得到了其他人的贊賞，于是，Java這個名字就這樣傳開了。Java的起源

Download:2精選2021版課件我們?yōu)槭裁匆肑ava因為Java是簡單的面向?qū)ο蟮慕训陌踩慕忉尩呐c平臺無關(guān)的多線程的動態(tài)的語言

Download:3精選2021版課件我們?yōu)槭裁匆肑ava簡單的

Java最初是為對家用電器進行集成控制而設(shè)計的一種語言，因此它必須簡單明了。Java語言的簡單性主要體現(xiàn)在三個方面：

1、Java的風格類似于C++，因而C++程序員初次接觸Java語言，就會感到很熟悉。從某種意義上講，Java語言是C及C++語言的一個變種，因此，C++程序員可以很快地掌握Java編程技術(shù)。

2、Java摒棄了C++中容易引發(fā)程序錯誤的一些特性，如指針、結(jié)構(gòu)、枚舉以及內(nèi)存管理等。

3、Java提供了豐富的類庫，可以幫助我們很方便的開發(fā)Java程序。

Download:4精選2021版課件我們?yōu)槭裁匆肑ava面向?qū)ο蟮?/p>

面向?qū)ο罂梢哉f是Java最重要的特性，所以它支持繼承、重載、多態(tài)等面向?qū)ο蟮奶匦?。Java語言的設(shè)計是完全面向?qū)ο蟮?它不支持類似C語言那樣的面向過程的程序設(shè)計技術(shù)。

Download:5精選2021版課件我們?yōu)槭裁匆肑ava健壯的

Java致力于檢查程序在編譯和運行時的錯誤。Java也是一種強類型的語言，其類型檢查比C++還要嚴格。類型檢查幫助我們檢查出許多開發(fā)早期出現(xiàn)的錯誤。Java自己負責內(nèi)存管理，提供了垃圾內(nèi)存回收機制，有效的避免了C++中最頭疼的內(nèi)存泄漏問題。

Download:6精選2021版課件我們?yōu)槭裁匆肑ava安全的

Java的安全性可從兩個方面得到保證。一方

面，在Java語言里，刪除了指針和釋放內(nèi)存等C++功能，避免了非法內(nèi)存操作。另一方面，通過Java的安全體系架構(gòu)來確保Java代碼的安全性。當我們從網(wǎng)上下載Java代碼在本地執(zhí)行時，Java的安全架構(gòu)能確保惡意的代碼不能隨意訪問我們本地計算機的資源，例如：刪除文件，訪問本地網(wǎng)絡(luò)資源等操作都是被禁止的。

Download:7精選2021版課件我們?yōu)槭裁匆肑ava解釋的

Java代碼是解釋執(zhí)行的，我們使用Java編譯器將Java代碼編譯成字節(jié)碼，這是一種中間代碼，然后由Java解釋器解釋執(zhí)行。而C++程序是編譯執(zhí)行的，C++程序代碼被編譯為本地機器指令，然后執(zhí)行。

Download:8精選2021版課件我們?yōu)槭裁匆肑ava與平臺無關(guān)的

Java作為一種網(wǎng)絡(luò)語言，其源代碼被編譯成一種結(jié)構(gòu)中立的中間文件格式。只要有Java運行系統(tǒng)的機器都能執(zhí)行這種中間代碼。Java源程序被編譯成一種與機器無關(guān)的字節(jié)碼格式，在Java虛擬機上運行。

Download:9精選2021版課件我們?yōu)槭裁匆肑ava多線程的

Java語言的一個重要特性就是在語言級支持多線程的程序設(shè)計。多線程就好像我們做一張桌子，如果你一個人完成這張桌子—就好像單線程，那么你需要先做桌面，做完桌面后，再做4個桌子腿，如果現(xiàn)在有5個人來做桌子—在程序中開辟5個線程，其中1個人做桌面，另外4個人分別做4個桌子腿，那么這兩種方式效率的高低，相信大家都能區(qū)分出來。

Download:10精選2021版課件我們?yōu)槭裁匆肑ava動態(tài)的

Java的動態(tài)特性是其面向?qū)ο笤O(shè)計方法的擴展。它允許程序動態(tài)地裝入運行過程中所需要的類，這是我們采用C++語言進行面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計所無法實現(xiàn)的。在C++程序設(shè)計過程中，每當在類中增加一個實例變量或一個成員函數(shù)后，

引用該類的所有子類都必須重新編譯，否則將導致程序崩潰。Java從以下幾個方面采取措施來解決這個問題。Java編譯器不是將對實例變量和成員函數(shù)的引用編譯為數(shù)值引用，而是將符號引用信息在字節(jié)碼中保存下來，傳遞給解釋器，再由解釋器在完成動態(tài)連接類后，將符號引用信息轉(zhuǎn)換為數(shù)值偏移量。一個在存儲器中生成的對象不在編譯過程中決定，而是延遲到運行時由解釋器確定。這樣，對類中的變量和方法進行更新時就不至于影響現(xiàn)存的代碼。

解釋執(zhí)行字節(jié)碼時，這種符號信息的查找和轉(zhuǎn)換過程僅在一個新的名字出現(xiàn)時才進行一次，隨后代碼便可以全速執(zhí)行。在運行時確定引用的好處是可以使用已被更新的類，而不必擔心會影響原有的代碼。如果程序連接了網(wǎng)絡(luò)中另一系統(tǒng)中的某一類，該類的所有者也可以自由地對該類進行更新，而不會使任何引用該類的程序崩潰。Java還簡化了使用一個升級的或全新協(xié)議的方法。如果你的系統(tǒng)運行Java程序時遇到了不知怎樣處理的程序，Java能自動下載你所需要的功能程序。

Download:11精選2021版課件Java跨平臺的原理

Java的跨平臺是通過Java虛擬機（JVM）來實現(xiàn)的。

Download:12精選2021版課件Java跨平臺的原理Java源文件的編譯過程Java應用程序的開發(fā)周期包括編譯、下載、解釋和執(zhí)行幾個部分。Java編譯程序?qū)ava源程序翻譯為JVM可執(zhí)行代碼—字節(jié)碼。這一編譯過程同C/C++的編譯有些不同。當C編譯器編譯生成一個對象的代碼時，該代碼是為在某一特定硬件平臺運行而產(chǎn)生的。因此，在編譯過程中，編譯程序通過查表將所有對符號的引用轉(zhuǎn)換為特定的內(nèi)存偏移量，以保證程序運行。Java編譯器卻不將對變量和方法的引用編譯為數(shù)值引用，也不確定程序執(zhí)行過程中的內(nèi)存布局，而是將這些符號引用信息保留在字節(jié)碼中，由解釋器在運行過程中創(chuàng)建內(nèi)存布局，然后再通過查表來確定一個方法所在的地址。這樣就有效的保證了Java的可移植性和安全性。

Download:13精選2021版課件Java跨平臺的原理Java解釋器的執(zhí)行過程

運行JVM字節(jié)碼的工作是由解釋器來完成的。解釋執(zhí)行過程分三步進行：代碼的裝入、代碼的校驗和代碼的執(zhí)行。裝入代碼的工作由“類裝載器”（classloader）完成。類裝載器負責裝入運行一個程序需要的所有代碼，這也包括程序代碼中的類所繼承的類和被其調(diào)用的類。當類裝載器裝入一個類時，該類被放在自己的名字空間中。除了通過符號引用自己名字空間以外的類，類之間沒有其他辦法可以影響其它類。在本臺計算機上的所有類都在同一地址空間內(nèi)，而所有從外部引進的類，都有一個自己獨立的名字空間。這使得本地類通過共享相同的名字空間獲得較高的運行效率，同時又保證它們與從外部引進的類不會相互影響。當裝入了運行程序需要的所有類后，解釋器便可確定整個可執(zhí)行程序的內(nèi)存布局。解釋器為符號引用同特定的地址空間建立對應關(guān)系及查詢表。通過在這一階段確定代碼的內(nèi)存布局，Java很好地解決了由超類改變而使子類崩潰的問題，同時也防止了代碼對地址的非法訪問。隨后，被裝入的代碼由字節(jié)碼校驗器進行檢查。校驗器可發(fā)現(xiàn)操作數(shù)棧溢出，非法數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換等多種錯誤。通過校驗后，代碼便開始執(zhí)行了。

Download:14精選2021版課件Java跨平臺的原理Java字節(jié)碼的兩種執(zhí)行方式1、即時編譯方式：解釋器先將字節(jié)碼編譯成機器碼，然后再執(zhí)行該機器碼。

2、解釋執(zhí)行方式：解釋器通過每次解釋并執(zhí)行一小段代碼來完成Java字節(jié)碼程序的所有操作。

通常采用的是第二種方法。由于JVM規(guī)格描述具有足夠的靈活性，這使得將字節(jié)碼翻譯為機器代碼的工作具有較高的效率。對于那些對運行速度要求較高的應用程序，解釋器可將Java字節(jié)碼即時編譯為機器碼，從而很好地保證了Java代碼的可移植性和高性能。

Download:15精選2021版課件Java跨平臺的原理JVM規(guī)格描述JVM的設(shè)計目標是提供一個基于抽象規(guī)格描述的計算機模型，為解釋程序開發(fā)人員提供很好的靈活性，同時也確保Java代碼可在符合該規(guī)范的任何系統(tǒng)上運行。JVM對其實現(xiàn)的某些方面給出了具體的定義，特別是對Java可執(zhí)行代碼，即字節(jié)碼(Bytecode)的格式給出了明確的規(guī)格。這一規(guī)格包括操作碼和操作數(shù)的語法和數(shù)值、標識符的數(shù)值表示方式、以及Java類文件中的Java對象、常量緩沖池在JVM的存儲映象。這些定義為JVM解釋器開發(fā)人員提供了所需的信息和開發(fā)環(huán)境。Java的設(shè)計者希望給開發(fā)人員以隨心所欲使用Java的自由。

JVM是為Java字節(jié)碼定義的一種獨立于具體平臺的規(guī)格描述，是Java平臺獨立性的基礎(chǔ)。

Download:16精選2021版課件Java跨平臺的原理Java程序執(zhí)行與C/C++程序執(zhí)行的對比分析如果把Java源程序想象成我們的C++源程序，Java源程序編譯后生成的字節(jié)碼就相當于C++源程序編譯后的80x86的機器碼（二進制程序文件），JVM虛擬機相當于80x86計算機系統(tǒng)，Java解釋器相當于80x86CPU。在80x86CPU上運行的是機器碼，在Java解釋器上運行的是Java字節(jié)碼。Java解釋器相當于運行Java字節(jié)碼的“CPU”，但該“CPU”不是通過硬件實現(xiàn)的，而是用