Java 基础（一）：发展历程、技术体系与 JDK 环境搭建

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

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'。

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;