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编程语言

Java基础入门

园陌·2022/4/16·3 阅读

Java基础入门

开始之前

学习一门计算机语言的要点

  • 学习语言的语法
  • 学习语言的编程规范
    • 注意错误提示
      • 语法错误：出现多个错误时，特别要留意第一个错误
      • 逻辑错误：程序的设计错误
  • 多读程序范例
  • 多动手实践

对Windows环境的了解

  • 在Windows资源管理器中显示文件后缀的问题

    • 通常情况下，在Windows中文件的后缀名是隐藏的，我们在编辑java程序的时候，需要补充源文件的后缀**.java**，而有些文本编辑程序，如：记事本，在保存文本文件的时候会自动增加一个后缀**.txt** ，那么我们在保存java源程序文件的时候，原本我们想保存为如：HelloWorld.java，但系统却将之保存为：HelloWorld.java.txt 。而系统默认对文件名的后缀是不显示的，那么我们看到的文件名为HelloWorld.java ，而实际上的文件名为：HelloWorld.java.txt ，这就导致我们在编译源代码的时候，java编译器找不到我们指定的源代码文件。

    • 解决方案：

      • 由于Windows的版本不同，方式不太一样，但是都要找到下面的这个对话框，将方框内的勾去掉，然后“确定”，即可。

  • Windows控制台窗口的打开

    • 我们经常需要执行jdk的命令，而这些命令需要在Windows的控制台中执行，这时，我们需要打开控制台。
    • 打开控制台需要执行Windows的外部命令：cmd。因为Windows不同版本，执行外部命令的方式不同，这里就不再展示了。
    • 窗口中的C:\Users\admin>为命令行提示符，该提示符反映了我们现在的工作磁盘为C盘（也经常称为：当前盘为C盘，这里“ 当前 ”, 表示正在 “使用的”意思），我们的工作目录（也称为：当前目录，所谓“ 目录 ”即是通常我们所说的“文件夹”） 为C盘中的“\Users\admin”。
    • 控制台中的字号是可以修改的，方法是在控制台的标题上右击，选择“属性”，在弹出的对话框中选择“字体”选项卡，在该选项卡上可进行字体大小的选择，当然也可以进行其他属性的设置。
    • 若需要复制、粘贴窗口中的文字，可以在窗口中单击鼠标右键，呼出快捷菜单，选择“标记”，然后可以在窗口中拖动鼠标的左键进行文本的选择，选择完成以后，点击鼠标右键，或者按ctrl+c，可以将选择的文本复制到剪贴板中。在粘贴的时候，可以单击鼠标右键，在快捷菜单中选择“粘贴”，或者按ctrl+V，即可实现粘贴。
    • 注意：为了减少内存的消耗，我们建议大家只打开一个控制台窗口。

  • Windows控制台中的常用操作命令及概念

    • 工作磁盘的切换：
      • 在Windows中的磁盘是由盘符所标识的，盘符的编号从A:到Z:，其中A、B这两个盘符为软盘保留的，从C开始是其他磁盘（包括U盘、硬盘、光盘等）的开始编号；
      • 我们经常需要将工作磁盘，也就是当前盘转至某个磁盘，这时的命令为在命令行上输入盘符，再敲入回车即可。比如：我们要切换到D盘作为当前盘，我们在命令行上输入D：，然后输入回车，这时D盘就成为当前盘。
    • 路径
      • 所谓路径，反映的是目录的层次结构，它分为绝对路径和相对路径， 如图所示的目录结构
      • 绝对路径：图中的当前目录为b1，它和b2 均为a的下级目录，它有一个子目录c1 ，当前盘为E盘，这里如果要表示c1，用绝对路径可以写作：“ \a\b1\c1 ”，它表示从根目录出发到达 c1的层次关系，这里的第一个反斜线表示E盘的根目录，其他的反斜线表示目录之间的层次关系；
      • 相对路径：考虑上面的示例，当前目录仍然为b1，则用相对路径表示c1，可以写作：“ .\c1 ”，它表示从当前目录出发到达 c1 的层次关系，这个写法中开始的那个“. ”，表示当前目录，前面的“.** ”可以省略。当前目录的上级目录**（也称为父目录 ）用“.. ”表示；
      • 考虑：当前目录仍然为b1 ，如何写出b2的相对路径？
    • 工作目录的切换
      • cd命令
        • 在命令行上输入cd回车 ，会显示当前盘和当前目录
        • cd命令后面可以加上路径，表示把当前目录切换到路径所指示的目录，如上图，从b1 切换到c1 可以执行“ cd c1 ”，cd 和路径 之间记得至少一个空格
        • 考虑 ：如何用绝对路径或者相对路径从b1 切换到b2？
    • 查看目录中的内容
      • 我们经常在控制台中查看某个目录下的内容，这是我们用“dir ”这个命令，不加参数的dir 命令，它显示的是当前目录下的内容；
      • 如果需要显示指定的某个目录下的内容，则在dir 后面加上路径（相对 或者绝对路径 ），记得dir 和路径 之间至少要有一个空格

JDK的下载与安装配置

所谓JDK，是Java SE Development Kit的缩写，程序员在做Java程序开发的时候需要该开发工具的支持；

所谓JRE，是Java Runtime Environment的缩写，如果一个Java程序需要运行，则需要JRE的支持，如果你的计算机只是用来运行Java程序，不需要下载JDK，只需要JRE即可。

首先，打开浏览器，在地址栏中输入：http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/index.html (opens new window)，在该网页中下载最新版本的JDK，具体下载与安装过程不再赘述。

安装完成以后，需要设置系统的path，设置path的目的是为了让操作系统找到JDK中所提供的工具命令。JDK的工具命令在Java的安装目录下的bin 目录下。每当对path进行重新设置以后，如果Windows中已经启动了控制台，重新设置的结果对该已启动的控制台无效，必须关闭该控制台，并重新打开控制台，方可；

  • path环境变量是系统环境变量中的一种，它用于保存一系列的系统查找路径，每个路径之间以分号分隔。在命令行窗口运行一个可执行文件时，操作系统首先会在当前目录下查找该文件，如果不存在会继续在path环境变量中定义的路径项目中去寻找这个文件，如果仍未找到，系统会报错。如图：
  • classpath环境变量也用于保存一系列路径，它和path环境变量的查看与配置的方式完全相同。但它同path的区别在于， path是用于查找windows系统中可执行文件（如： .exe、.bat等文件）的路径，而classpath是查找java类文件的路径（也就是 .class文件）。当Java虚拟机需要运行一个类时，会在classpath环境变量中所定义的路径下去寻找所需的class文件。如果不配置该环境变量，JDK默认会到当前目录以及JDK的lib目录下查找 .class类文件，在初学阶段，我们可以先不配置该环境变量。如下图：这里因为系统中没有定义classpath或者是classpath虽有定义，但是在classpath所定义的所有路径中并未找到HelloWorld.class文件。

Java程序的编辑、编译、运行及垃圾回收机制

对于大多数编程语言，要么是编译（ compile ）要么是解释（ interpret ）执行。Java是编译解释 执行的。 通过编译器（compiler），首先将程序转换为 Java bytecodes ，它不依赖于具体的平台，然后在具体操作系统上，有解释器，它解释执行Java bytecode指令。程序员在设计好Java程序以后，需要经过编辑、编译、运行三个阶段，如图：

可以把Java bytecodes当作 Java Virtual Machine (Java VM)的机器指令。通过Java bytecodes使得 “write once, run anywhere”成为现实。 bytecodes 运行在所有实现Java VM的机器上，如图：

Java程序是由虚拟机负责解释执行的，而非操作系统。这样做的好处是可以实现跨平台性，也就是说针对不同的操作系统可以编写相同的程序，只需在不同的操作系统上安装Java虚拟机即可。需要注意的是，Java程序具有跨平台特性，但Java虚拟机并不是跨平台的。也就是说，不同操作系统上需要安装该操作系统可运行的的Java虚拟机。

Java程序的编辑

  • 常用编辑软件
    • 记事本：在Windows系统中，我们可以使用“记事本 ”作为编辑源代码的工具来使用
    • 第三方文本编辑软件，如UltraEdit、EditPlus等，这里特别推荐Sublime Text
    • 集成开发工具，如Eclipse、NetBeans等，对于初学者，建议先不要使用这些IDE开发工具，这些IDE开发工具可以帮助提高开发效率，但对于初学者却不利于掌握Java开发的基本知识，就像一个好的木工首先要熟练使用手工工具一样。
  • SublimeText的使用

    • SublimeText有安装版，也有免安装版，大家可以到http://www.sublimetext.com/3 (opens new window)下载，建议下载免安装版（portable version）；

    • 将之解压到某个磁盘下，运行sublime_text这个可执行程序。可以通过购买该软件的license，进行注册，也可以直接使用，但是会经常弹出未注册提示信息；

    • 设置字体的大小，可以打开Preferences 菜单，选择Font 下的Larger 或者Smaller 来增大或者缩小字体，大家记住它的快捷键在将来的使用中会事半功倍，字体增大的快捷键是Ctrl+Keypad Plus ，字体缩小的快捷键是Ctrl+shift+Keypad Plus，这里Keypad Plus即是键盘上的加号，如图：

    • SublimeText可以对很多语言进行编辑，我们这里需要让它识别Java语言，打开View 菜单，选择Syntax下的Java 下的Java ，也可以单击窗口右下角的, 选择Java 下的Java 也可以进行设置。之后，我们在输入窗口中的源代码会识别为Java代码，代码中的不同语法成分会以不同的颜色显示，设置如图：

    • 代码示例如图：

    • 在SublimeText中新建文档，可以通过菜单File 下的New File 进行，也可以用鼠标在的空白处双击即可；

    • 常用代码段的快捷输入：打开菜单Tools ，选择Snippets... ，会弹出，拖动升降条，我们可以看到代码的快捷输入的方式；

    • 代码输入完成以后，打开菜单File ，选择Save ，输入符合Java规范的文件名，注意： Java是区分大小写的语言，包括文件名（虽然Windows不区分，但是在使用JDK的工具时，JDK工具是区分的，因此，虽然helloworld.java和HelloWorld.java，对于Windows来讲没有区别，但是Java却区别它，因此在保存Java文件的时候要注意大小写）；

    • SublimeText虽然非常好用，但是它原生不支持中文，为了使得它能够支持中文，我们需要安装第三方包，有两种方法如下：

      • 第一种：
        1. 大家可以从网上搜索ConvertToUTF8并下载，将ConvertToUTF8放在Sublime Text 3的 “C:\Sublime Text Build 3114 x64\Data\Packages”目录下面，该目录也可以通过Sublime Text 3的 Preferences ＞　Browse Packages ... 菜单来打开。如图：
        2. 重启Sublime Text 3，打开乱码文件，按 Ctrl + Shift + C 即可解决乱码问题。
      • 第二种：

        1. 首先需要安装“Package Control”，安装“Package Control”的方式可分为如下两种：
          1.1 使用Ctrl+`快捷键或者通过 View > Show Console菜单打开命令行，粘贴如下代码：

          import urllib.request,os,hashlib; h = '2915d1851351e5ee549c20394736b442' + '8bc59f460fa1548d1514676163dafc88'; pf = 'Package Control.sublime-package'; ipp = sublime.installed_packages_path(); urllib.request.install_opener( urllib.request.build_opener( urllib.request.ProxyHandler()) ); by = urllib.request.urlopen( 'http://packagecontrol.io/' + pf.replace(' ', '%20')).read(); dh = hashlib.sha256(by).hexdigest(); print('Error validating download (got %s instead of %s), please try manual install' % (dh, h)) if dh != h else open(os.path.join( ipp, pf), 'wb' ).write(by)

          1.2 点击Preferences > Browse Packages菜单，进入打开的packages目录的上层目录，然后再进入Installed Packages/目录，下载 Package Control.sublime-package并复制到Installed Packages/目录，重启Sublime Text。

          此时就可以在Preferences菜单下看到Package Settings和Package Control两个菜单了。

        2. 按下Ctrl+Shift+P调出命令面板或者或点击菜单Perferences->Package Control, 输入install 调出 Install Package 选项并回车， 稍等以后，在列表中选中要安装的插件，如：ConvertToUTF8。

    • 另外，我们经常会在我们的源代码文件中插入一些中文信息，如果我们不考虑字符编码问题的话，在编译时就会出错，如图： 我们有两种解决方案：

      • 第一种：我们只需要选择菜单File > Save with Encoding > UTF-8，如图：
      • 第二种：我们选择菜单 Preference > Settings > User，如图： 在编辑窗口中插入"default_encoding":"UTF-8",，如图： 修改以后保存，以后再编辑文本文档，默认均以utf-8为字符的编码方案。

    • 其他操作，大家自行发掘，或者查看网站的说明书，这里建议大家掌握常用的快捷键。

Java程序的编译

  • 打开Windows的控制台，切换到你的Java源代码存放的位置，输入： javac 源代码文件名 ，例如：javac HelloWorld.java ，这里javac为JDK的工具命令，其后面跟随的是Java源代码文件名（注意空格进行分隔，并且别忘了后缀**.java** ）。
  • 如果正常编译完成，是没有任何提示的，如果出现任何提示，则表示你的源代码存在问题。正常如图：
  • 出现问题如图：
  • 编译生成了同源代码文件具有相同前缀，后缀为“.class ”的Java类文件（字节码文件），如本例生成了“HelloWorld.class ”

Java程序的运行

  • 在命令行上输入：java 字节码文件名 ，例如：java HelloWorld ，注意这里“HelloWorld ”为字节码文件名的前缀（注意大小写 ），千万不要加文件后缀“.class ”或者“.java ”；
  • Java系统会在虚拟机中运行指定的字节码文件；
  • 如图：

垃圾回收机制

所有的计算机程序在运行时都会占用计算机的内存，其中代码占用一部分，更多的是由数据来占用，不再使用的内存空间应进行回收，以免内存被耗尽，造成内存泄漏，这时就需要进行内存的垃圾收集。在c/c++等语言中，由程序员负责回收无用内存。但是，程序员很难做到面面俱到，如果把垃圾回收的工作交给程序员编程实现，势必增加程序员的工作强度，并且不可靠。

Java语言消除了程序员回收无用内存空间的责任，Java虚拟机负责回收那些不再使用的内存，垃圾收集在Java程序运行过程中自动进行，程序员不必也无法精确控制和干预。

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