java简介

Java 语言简介：跨平台特性与核心原理

Java 是由 Sun Microsystems（后被 Oracle 收购）于 1995 年推出的面向对象编程语言，以跨平台性、安全性和可扩展性著称，广泛应用于企业级开发、移动应用（Android）、大数据处理等领域。

Java 的核心特性

跨平台性（Write Once, Run Anywhere）
这是 Java 最显著的优势。Java 程序经编译后生成字节码（.class 文件），而非直接生成机器码。字节码可在安装了 Java 虚拟机（JVM） 的任何平台（Windows、Linux、macOS 等）上运行，无需重新编译。
- 实现原理：不同平台安装对应版本的 JVM，由 JVM 负责将字节码解释或编译为本地机器码。
- 对比其他语言：C/C++ 需为不同平台编译不同的机器码，而 Java 只需一次编译，多平台运行。
面向对象（OOP）
Java 完全支持面向对象编程的三大特性：
- 封装：通过类和对象封装数据与行为，隐藏实现细节。
- 继承：允许类继承父类的属性和方法，实现代码复用。
- 多态：同一方法在不同对象上有不同实现（如重写、接口）。
安全性与健壮性
- 内存管理：通过垃圾回收机制（Garbage Collection）自动释放无用对象，减少内存泄漏。
- 强类型检查：编译期严格检查数据类型，避免类型错误。
- 异常处理：强制处理可能的异常，增强程序容错能力。
- 沙箱机制：限制程序对系统资源的访问（如 Applet 程序），保障安全性。
多线程支持
Java 内置多线程库（java.lang.Thread），简化并发编程，适合开发高性能、响应迅速的应用（如服务器程序）。
丰富的类库与生态
- 标准库（JDK）提供大量现成工具类（如集合框架、IO 操作、网络编程）。
- 第三方框架（Spring、MyBatis、Hadoop 等）覆盖企业开发各领域，大幅提升开发效率。

Java 程序的运行流程

Java 程序从编写到运行需经历编译和运行两个阶段，核心依赖 JDK（Java 开发工具包）和 JVM：

编写源代码
使用文本编辑器或 IDE（如 IntelliJ IDEA）编写 .java 源文件（如 HelloWorld.java）。

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

编译为字节码
使用 JDK 中的 javac 编译器，将 .java 文件编译为 .class 字节码文件：
1
javac HelloWorld.java # 生成 HelloWorld.class
字节码是一种中间代码，包含 JVM 可理解的指令，不依赖具体平台。
运行字节码
通过 JVM 的 java 命令加载并执行 .class 文件：
1
java HelloWorld # 输出：Hello, Java!
此时，JVM 会将字节码转换为当前平台的机器码并执行。

JDK、JRE 与 JVM 的关系

JVM（Java Virtual Machine）：Java 虚拟机，负责执行字节码，是跨平台的核心。
JRE（Java Runtime Environment）：Java 运行时环境，包含 JVM 和运行 Java 程序所需的核心类库（如 java.lang 包）。用户只需安装 JRE 即可运行 Java 程序。
JDK（Java Development Kit）：Java 开发工具包，包含 JRE 及开发工具（javac 编译器、java 运行工具、调试工具等）。开发者必须安装 JDK 才能编写和编译 Java 程序。

关系公式：

JDK = JRE + 开发工具  
JRE = JVM + 核心类库  

Java 的应用领域

企业级开发：通过 Spring、Spring Boot 等框架开发后端服务（如电商系统、金融平台）。
移动开发：Android 应用主要使用 Java 或 Kotlin（基于 JVM）开发。
大数据处理：Hadoop、Spark 等大数据框架主要基于 Java 开发。
嵌入式系统：Java 轻量级版本（Java ME）用于智能设备（如智能家居、车载系统）。
桌面应用：通过 Swing、JavaFX 开发桌面软件（如 IDEA 等工具）。