Java基础(一)：初识Java——发展历程、技术体系与JDK环境搭建

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Java基础(一)：发展史、技术体系与JDK环境配置详解

目录

• 一、Java发展史
• 二、Java技术体系平台
  • 1、JavaSE
  • 2、JavaEE
  • 3、JavaME
  • 4、三者关系
• 三、Java程序运行机制及运行过程
  • 1、Java的跨平台性
  • 2、Java虚拟机（核心机制）
• 四、Java语言环境搭建
  • 1、JDK（Java开发工具包）
  • 2、JRE（Java运行时环境）
  • 3、环境变量及作用
    • 3.1、JAVA_HOME
    • 3.2、CLASSPATH
    • 3.3、PATH

一、Java发展史

Java最初由Sun公司的“Green”项目组开发，用于智能家电设备，最初名为Oak。因商标问题，1995年更名为“Java”（灵感源于印尼爪哇岛的咖啡）。

二、Java技术体系平台

1、JavaSE

• JavaSE 的全称是 Java Platform Standard Edition（Java 平台标准版）
• 面向桌面级应用（如Windows下的应用程序），提供完整的Java核心API，是其他平台（JavaEE、JavaME）的基础
• JavaSE和JDK的关系
  • JavaSE（规范）：定义接口、抽象类、具体类以及JVM的行为和约束（定义语言和API应该是什么样）
    • 例：JavaSE规范要求必须有一个ArrayList类，它实现List接口，支持动态扩容
  • JDK（实现）：提供这些接口和类的具体代码实现（按照规则实现并提供开发工具和运行环境）
    • 例1：OracleJDK的ArrayList源码中，具体实现了扩容机制（如默认扩容1.5倍）
    • 例2：OpenJDK的ArrayList可能实现相同的逻辑，但代码细节可能有细微差异（如注释、内部优化）
• 历史名称：早期称为J2SE（JDK 6之前）

2、JavaEE

• JavaEE 的全称是 Java Platform Enterprise Edition（Java 平台企业版）
• 在Java SE基础上扩展了大量企业级API（如Servlet、JSP、EJB），提供分布式计算、事务管理、安全性等企业级功能
• JavaEE接口由官方规范定义，具体实现由应用服务器（Tomcat、WildFly）或第三方库（Hibernate、ActiveMQ）提供
• 自JDK 10起由Oracle移交Eclipse基金会管理，更名为Jakarta EE
• 历史名称：曾用名J2EE（JDK 6之前）

3、JavaME

• JavaME 的全称是 Java Platform Micro Edition（Java 平台微型版）
• 针对移动终端（手机、PDA等）的轻量级平台，精简了Java SE的API并加入移动设备支持
• 随着 Android 和 iOS 的普及，JavaME 的使用逐渐减少
• 历史名称：曾用名J2ME

4、三者关系

• JavaSE 是基础：JavaEE 和 JavaME 均基于 JavaSE 的核心功能构建
• JavaEE 是扩展：在 JavaSE 基础上增加企业级服务规范（如 Servlet、JPA、EJB）
• JavaME 是精简：仅保留 JavaSE 部分功能，并添加针对微型设备的特性

三、Java程序运行机制及运行过程

1、Java的跨平台性

2、Java虚拟机（核心机制）

• JVM 是一个虚拟的计算机，具有指令集并使用不同的存储区域。负责执行指令，管理数据、内存、寄存器，包含在JDK 中
• 对于不同的平台，有不同的虚拟机
• Java 虚拟机机制屏蔽了底层运行平台的差别，实现了“一次编译，到处运行”

四、Java语言环境搭建

1、JDK（Java开发工具包）

• 定义：JDK是用于开发Java应用程序的完整工具包，包含编译、调试、文档生成等开发工具以及运行环境
• 组成部分：
  • JRE：JDK中内置了JRE（包含核心类库），确保开发时可以直接运行程序
  • 开发工具：如编译器javac（将Java源代码编译为字节码）、调试器jdb、文档工具javadoc等
  • JDK特有的工具类库：如：tools.jar，支持编译器（javac）、调试器（jdb）等工具的运行（位于JDK的lib目录下）
• 用途：开发者必须安装JDK，才能编写、编译和调试Java程序

2、JRE（Java运行时环境）

• 定义：JRE是运行已编译Java程序所需的最小环境，无需开发功能
• 组成部分：
  • JVM（Java虚拟机） ：负责执行字节码，实现跨平台特性
  • JRE中的核心类库：以java.*包的形式存在，例如rt.jar、resource.jar下java.lang、java.util等（位于JRE的lib目录下，并由BootstrapClassLoader自动加载）
  • JRE中的扩展类库：以javax.*包的形式组织，例如javax.sql等（JRE的lib/ext目录下，由ExtensionClassLoader加载）
• 用途：普通用户只需安装JRE即可运行Java程序（如.jar或.class文件），无需开发工具

3、环境变量及作用

3.1、JAVA_HOME

• 该环境变量的值是Java的安装路径，一些Java版本的软件和工具需要用到该变量

例如，当Windows平台上JDK的安装目录为“C:\java\jdk8”时，设置如下所示

JAVA_HOME=C:\java\jdk8 

3.2、CLASSPATH

• 该环境变量用于指明Java字节码文件（.class文件）的位置
• 默认情况下，如果未设置CLASSPATH，Java启动JVM后，会在当前目录下寻找字节码文件，一旦设置了CLASSPATH，JVM会在指定目录下查找字节码文件
  • “.”表示当前目录，因为设置CLASSPATH会覆盖JVM的默认操作（查找当前目录），所以这里需要加上“.”
  • dt.jar是 Java 开发工具包（JDK）中用于为 IDE 提供 Swing/AWT 组件的设计时元数据（如属性、事件描述），支持通过拖拽和图形化界面进行可视化开发的核心类库文件
  • tools.jar的作用：包含编译工具（如javac）所需的类库
• Java5之前，若用户未显式配置CLASSPATH环境变量JVM不会在当前目录查询.class文件，所以需要配置CLASSPATH
• 但从Java 5（2004年发布）开始，默认情况，无需显式配置CLASSPATH，JVM会自动搜索当前目录和核心类库

环境变量CLASSPATH的值一般为一个以分号“;”作为分隔符的路径列表，设置如下

CLASSPATH=.;%JAVA_HOME%\lib\dt.jar;%JAVA_HOME%\lib\tools.jar;

3.3、PATH

• 该环境变量指定一个路径列表，用于搜索可执行文件
• 不建议在PATH环境变量中添加当前目录"."的主要原因：
  • 如果当前目录"."被加入PATH，当用户进入公共可写目录/tmp时，攻击者可能在该目录下放置与系统命令同名的恶意程序
  • 例如：黑客在/tmp目录下创建名为ls的木马文件，当用户（尤其是root用户）执行ls命令时，会优先执行当前目录下的恶意程序而非系统标准的/bin/ls，导致权限泄露或数据被破坏

这样可以在命令行中直接使用java和javac命令，而不需要指定完整路径，否则就会出现以下错误：

执行一个可执行文件时，如果该文件不能在当前路径下找到，则依次寻找PATH中的每一个路径，直至找到。例如：

PATH=.;%JAVA_HOME%\bin;