Java具有簡單性、面向對象、分布式、健壯性、安全性、平臺獨立與可移植性、多線程、動態性等特點[2]。Java可以編寫桌面應用程序、Web應用程序、分布式系統和嵌入式系統應用程序等[3]。
外文名
Java
現公司
Oracle
推出時間
1995年5月
快速
導航
編程開發
語言特點
工作原理
語言基礎
語言標準
語言規範
技術應用
學習指南
語言評價
發展歷程
20世紀90年代，硬件領域出現了單片式計算機系統，這種價格低廉的系統壹出現就立即引起了自動控制領域人員的註意，因為使用它可以大幅度提升消費類電子產品（如電視機頂盒、面包烤箱、移動電話等）的智能化程度。Sun公司為了搶占市場先機，在1991年成立了壹個稱為Green的項目小組，帕特裏克、詹姆斯·高斯林、麥克·舍林丹和其他幾個工程師壹起組成的工作小組在加利福尼亞州門洛帕克市沙丘路的壹個小工作室裏面研究開發新技術，專攻計算機在家電產品上的嵌入式應用。
JAVA
由於C++所具有的優勢，該項目組的研究人員首先考慮采用C++來編寫程序。但對於硬件資源極其匱乏的單片式系統來說，C++程序過於復雜和龐大。另外由於消費電子產品所采用的嵌入式處理器芯片的種類繁雜，如何讓編寫的程序跨平臺運行也是個難題。為了解決困難，他們首先著眼於語言的開發，假設了壹種結構簡單、符合嵌入式應用需要的硬件平臺體系結構並為其制定了相應的規範，其中就定義了這種硬件平臺的二進制機器碼指令系統（即後來成為“字節碼”的指令系統），以待語言開發成功後，能有半導體芯片生產商開發和生產這種硬件平臺。對於新語言的設計，Sun公司研發人員並沒有開發壹種全新的語言，而是根據嵌入式軟件的要求，對C++進行了改造，去除了留在C++的壹些不太實用及影響安全的成分，並結合嵌入式系統的實時性要求，開發了壹種稱為Oak的面向對象語言。
由於在開發Oak語言時，尚且不存在運行字節碼的硬件平臺，所以為了在開發時可以對這種語言進行實驗研究，他們就在已有的硬件和軟件平臺基礎上，按照自己所指定的規範，用軟件建設了壹個運行平臺，整個系統除了比C++更加簡單之外，沒有什麽大的區別。1992年的夏天，當Oak語言開發成功後，研究者們向硬件生產商進行演示了Green操作系統、Oak的程序設計語言、類庫和其硬件，以說服他們使用Oak語言生產硬件芯片，但是，硬件生產商並未對此產生極大的熱情。因為他們認為，在所有人對Oak語言還壹無所知的情況下，就生產硬件產品的風險實在太大了，所以Oak語言也就因為缺乏硬件的支持而無法進入市場，從而被擱置了下來。
1994年6、7月間，在經歷了壹場歷時三天的討論之後，團隊決定再壹次改變了努力的目標，這次他們決定將該技術應用於萬維網。他們認為隨著Mosaic瀏覽器的到來，因特網正在向同樣的高度互動的遠景演變，而這壹遠景正是他們在有線電視網中看到的。作為原型，帕特裏克·諾頓寫了壹個小型萬維網瀏覽器WebRunner。[4]
1995年，互聯網的蓬勃發展給了Oak機會。業界為了使死板、單調的靜態網頁能夠“靈活”起來，急需壹種軟件技術來開發壹種程序，這種程序可以通過網絡傳播並且能夠跨平臺運行。於是，世界各大IT企業為此紛紛投入了大量的人力、物力和財力。這個時候，Sun公司想起了那個被擱置起來很久的Oak，並且重新審視了那個用軟件編寫的試驗平臺，由於它是按照嵌入式系統硬件平臺體系結構進行編寫的，所以非常小，特別適用於網絡上的傳輸系統，而Oak也是壹種精簡的語言，程序非常小，適合在網絡上傳輸。Sun公司首先推出了可以嵌入網頁並且可以隨同網頁在網絡上傳輸的Applet（Applet是壹種將小程序嵌入到網頁中進行執行的技術），並將Oak更名為Java（在申請註冊商標時，發現Oak已經被人使用了，再想了壹系列名字之後，最終，使用了提議者在喝壹杯Java咖啡時無意提到的Java詞語）。5月23日，Sun公司在Sun world會議上正式發布Java和HotJava瀏覽器。IBM、Apple、DEC、Adobe、HP、Oracle、Netscape和微軟等各大公司都紛紛停止了自己的相關開發項目，競相購買了Java使用許可證，並為自己的產品開發了相應的Java平臺。[5] [6]
1996年1月，Sun公司發布了Java的第壹個開發工具包（JDK 1.0），這是Java發展歷程中的重要裏程碑，標誌著Java成為壹種獨立的開發工具。9月，約8.3萬個網頁應用了Java技術來制作。10月，Sun公司發布了Java平臺的第壹個即時（JIT）編譯器。
1997年2月，JDK 1.1面世，在隨後的3周時間裏，達到了22萬次的下載量。4月2日，Java One會議召開，參會者逾壹萬人，創當時全球同類會議規模之紀錄。9月，Java Developer Connection社區成員超過10萬。
1998年12月8日，第二代Java平臺的企業版J2EE發布。1999年6月，Sun公司發布了第二代Java平臺（簡稱為Java2）的3個版本：J2ME（Java2 Micro Edition，Java2平臺的微型版），應用於移動、無線及有限資源的環境；J2SE（Java 2 Standard Edition，Java 2平臺的標準版），應用於桌面環境；J2EE（Java 2Enterprise Edition，Java 2平臺的企業版），應用於基於Java的應用服務器。Java 2平臺的發布，是Java發展過程中最重要的壹個裏程碑，標誌著Java的應用開始普及。
1999年4月27日，HotSpot虛擬機發布。HotSpot虛擬機發布時是作為JDK 1.2的附加程序提供的，後來它成為了JDK 1.3及之後所有版本的Sun JDK的默認虛擬機[7] 。
2000年5月，JDK1.3、JDK1.4和J2SE1.3相繼發布，幾周後其獲得了Apple公司Mac OS X的工業標準的支持。2001年9月24日，J2EE1.3發布。2002年2月26日，J2SE1.4發布。自此Java的計算能力有了大幅提升，與J2SE1.3相比，其多了近62%的類和接口。在這些新特性當中，還提供了廣泛的XML支持、安全套接字（Socket）支持（通過SSL與TLS協議）、全新的I/OAPI、正則表達式、日誌與斷言。2004年9月30日，J2SE1.5發布，成為Java語言發展史上的又壹裏程碑。為了表示該版本的重要性，J2SE 1.5更名為Java SE 5.0（內部版本號1.5.0），代號為“Tiger”，Tiger包含了從1996年發布1.0版本以來的最重大的更新，其中包括泛型支持、基本類型的自動裝箱、改進的循環、枚舉類型、格式化I/O及可變參數。
Java創始人之壹：詹姆斯·高斯林
2005年6月，在Java One大會上，Sun公司發布了Java SE 6。此時，Java的各種版本已經更名，已取消其中的數字2，如J2EE更名為JavaEE，J2SE更名為JavaSE，J2ME更名為JavaME。[8]
2006年11月13日，Java技術的發明者Sun公司宣布，將Java技術作為免費軟件對外發布。Sun公司正式發布的有關Java平臺標準版的第壹批源代碼，以及Java迷妳版的可執行源代碼。從2007年3月起，全世界所有的開發人員均可對Java源代碼進行修改[9] 。
2009年，甲骨文公司宣布收購Sun[10] 。2010年，Java編程語言的***同創始人之壹詹姆斯·高斯林從Oracle公司辭職。2011年，甲骨文公司舉行了全球性的活動，以慶祝Java7的推出，隨後Java7正式發布。2014年，甲骨文公司發布了Java8正式版[11] 。
編程開發
編程環境
Java概念圖
JDK（Java Development Kit）稱為Java開發包或Java開發工具，是壹個編寫Java的Applet小程序和應用程序的程序開發環境。JDK是整個Java的核心，包括了Java運行環境（Java Runtime Environment），壹些Java工具和Java的核心類庫（Java API）。不論什麽Java應用服務器實質都是內置了某個版本的JDK。主流的JDK是Sun公司發布的JDK，除了Sun之外，還有很多公司和組織都開發了自己的JDK，例如，IBM公司開發的JDK，BEA公司的Jrocket，還有GNU組織開發的JDK[13] 。
另外，可以把Java API類庫中的Java SE API子集和Java虛擬機這兩部分統稱為JRE（JAVA Runtime Environment），JRE是支持Java程序運行的標準環境[14] 。
JRE是個運行環境，JDK是個開發環境。因此寫Java程序的時候需要JDK，而運行Java程序的時候就需要JRE。而JDK裏面已經包含了JRE，因此只要安裝了JDK，就可以編輯Java程序，也可以正常運行Java程序。但由於JDK包含了許多與運行無關的內容，占用的空間較大，因此運行普通的Java程序無須安裝JDK，而只需要安裝JRE即可[15] 。
編程工具
Eclipse：壹個開放源代碼的、基於Java的可擴展開發平臺[16] 。
NetBeans：開放源碼的Java集成開發環境，適用於各種客戶機和Web應用。
IntelliJ IDEA：在代碼自動提示、代碼分析等方面的具有很好的功能。[17]
MyEclipse：由Genuitec公司開發的壹款商業化軟件，是應用比較廣泛的Java應用程序集成開發環境[18] 。
EditPlus：如果正確配置Java的編譯器“Javac”以及解釋器“Java”後，可直接使用EditPlus編譯執行Java程序[19] 。
語言特點
1.簡單性
Java看起來設計得很像C++，但是為了使語言小和容易熟悉，設計者們把C++語言中許多可用的特征去掉了，這些特征是壹般程序員很少使用的。例如，Java不支持go to語句，代之以提供break和continue語句以及異常處理。Java還剔除了C++的操作符過載（overload）和多繼承特征，並且不使用主文件，免去了預處理程序。因為Java沒有結構，數組和串都是對象，所以不需要指針。Java能夠自動處理對象的引用和間接引用，實現自動的無用單元收集，使用戶不必為存儲管理問題煩惱，能更多的時間和精力花在研發上。
2.面向對象
Java是壹個面向對象的語言。對程序員來說，這意味著要註意應中的數據和操縱數據的方法（method），而不是嚴格地用過程來思考。在壹個面向對象的系統中，類（class）是數據和操作數據的方法的集合。數據和方法壹起描述對象（object）的狀態和行為。每壹對象是其狀態和行為的封裝。類是按壹定體系和層次安排的，使得子類可以從超類繼承行為。在這個類層次體系中有壹個根類，它是具有壹般行為的類。Java程序是用類來組織的。
Java還包括壹個類的擴展集合，分別組成各種程序包（Package），用戶可以在自己的程序中使用。例如，Java提供產生圖形用戶接口部件的類（java.awt包），這裏awt是抽象窗口工具集（abstract windowing toolkit）的縮寫，處理輸入輸出的類（java.io包）和支持網絡功能的類（java.net包）。
3.分布性
Java設計成支持在網絡上應用，它是分布式語言。Java既支持各種層次的網絡連接，又以Socket類支持可靠的流（stream）網絡連接，所以用戶可以產生分布式的客戶機和服務器。
網絡變成軟件應用的分布運載工具。Java程序只要編寫壹次，就可到處運行。
4.編譯和解釋性
Java編譯程序生成字節碼（byte-code），而不是通常的機器碼。Java字節碼提供對體系結構中性的目標文件格式，代碼設計成可有效地傳送程序到多個平臺。Java程序可以在任何實現了Java解釋程序和運行系統（run-time system）的系統上運行。
在壹個解釋性的環境中，程序開發的標準“鏈接”階段大大消失了。如果說Java還有壹個鏈接階段，它只是把新類裝進環境的過程，它是增量式的、輕量級的過程。因此，Java支持快速原型和容易試驗，它將導致快速程序開發。這是壹個與傳統的、耗時的“編譯、鏈接和測試”形成鮮明對比的精巧的開發過程。
5.穩健性
Java原來是用作編寫消費類家用電子產品軟件的語言，所以它是被設計成寫高可靠和穩健軟件的。Java消除了某些編程錯誤，使得用它寫可靠軟件相當容易。
Java
Java是壹個強類型語言，它允許擴展編譯時檢查潛在類型不匹配問題的功能。Java要求顯式的方法聲明，它不支持C風格的隱式聲明。這些嚴格的要求保證編譯程序能捕捉調用錯誤，這就導致更可靠的程序。
可靠性方面最重要的增強之壹是Java的存儲模型。Java不支持指針，它消除重寫存儲和訛誤數據的可能性。類似地，Java自動的“無用單元收集”預防存儲漏泄和其它有關動態存儲分配和解除分配的有害錯誤。Java解釋程序也執行許多運行時的檢查，諸如驗證所有數組和串訪問是否在界限之內。
異常處理是Java中使得程序更穩健的另壹個特征。異常是某種類似於錯誤的異常條件出現的信號。使用try/catch/finally語句，程序員可以找到出錯的處理代碼，這就簡化了出錯處理和恢復的任務。
6.安全性
Java的存儲分配模型是它防禦惡意代碼的主要方法之壹。Java沒有指針，所以程序員不能得到隱蔽起來的內幕和偽造指針去指向存儲器。更重要的是，Java編譯程序不處理存儲安排決策，所以程序員不能通過查看聲明去猜測類的實際存儲安排。編譯的Java代碼中的存儲引用在運行時由Java解釋程序決定實際存儲地址。
Java運行系統使用字節碼驗證過程來保證裝載到網絡上的代碼不違背任何Java語言限制。這個安全機制部分包括類如何從網上裝載。例如，裝載的類是放在分開的名字空間而不是局部類，預防惡意的小應用程序用它自己的版本來代替標準Java類。
7.可移植性
Java使得語言聲明不依賴於實現的方面。例如，Java顯式說明每個基本數據類型的大小和它的運算行為（這些數據類型由Java語法描述）。
Java環境本身對新的硬件平臺和操作系統是可移植的。Java編譯程序也用Java編寫，而Java運行系統用ANSIC語言編寫。
8.高性能
Java是壹種先編譯後解釋的語言，所以它不如全編譯性語言快。但是有些情況下性能是很要緊的，為了支持這些情況，Java設計者制作了“及時”編譯程序，它能在運行時把Java字節碼翻譯成特定CPU（中央處理器）的機器代碼，也就是實現全編譯了。
Java字節碼格式設計時考慮到這些“及時”編譯程序的需要，所以生成機器代碼的過程相當簡單，它能產生相當好的代碼。
9.多線程性
Java是多線程語言，它提供支持多線程的執行（也稱為輕便過程），能處理不同任務，使具有線索的程序設計很容易。Java的lang包提供壹個Thread類，它支持開始線索、運行線索、停止線索和檢查線索狀態的方法。
Java的線索支持也包括壹組同步原語。這些原語是基於監督程序和條件變量風範，由C.A.R.Haore開發的廣泛使用的同步化方案。用關鍵詞synchronized，程序員可以說明某些方法在壹個類中不能並發地運行。這些方法在監督程序控制之下，確保變量維持在壹個壹致的狀態。
10.動態性
Java語言設計成適應於變化的環境，它是壹個動態的語言。例如，Java中的類是根據需要載入的，甚至有些是通過網絡獲取的。[20]
工作原理
由四方面組成：
工作原理
（1）Java編程語言
（2）Java類文件格式
（3）Java虛擬機
（4）Java應用程序接口[21]
當編輯並運行壹個Java程序時，需要同時涉及到這四種方面。使用文字編輯軟件（例如記事本、寫字板、UltraEdit等）或集成開發環境（Eclipse、MyEclipse等）在Java源文件中定義不同的類[22] ，通過調用類（這些類實現了Java API）中的方法來訪問資源系統，把源文件編譯生成壹種二進制中間碼，存儲在class文件中，然後再通過運行與操作系統平臺環境相對應的Java虛擬機來運行class文件，執行編譯產生的字節碼，調用class文件中實現的方法來滿足程序的Java API調用[6] 。
語言基礎
基本數據結構
在Java中有8種數據類型來存儲數值、字符和布爾值。
整數類型
整數型用來存儲整數數值，即沒有小數部分的數值。可以是正數，也可以是負數。整數數據在Java程序中有3種表示形式，分別為十進制、八進制和十六進制。
整型數據根據它所占內容大小的不同可分為4種類型。
數據類型 內存
byte
8位
short
16位
int
32位
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浮點類型
數據類型 內存
float
32位
double
64位
字符類型
字符類型用於存儲單個字符，占用16位（兩個字節）的內存空間。在定義字符型變量時，要以單引號表示。使用char關鍵字可定義字符變量。
數據類型 內存
char
16位
布爾類型
布爾類型又稱邏輯類型，通過關鍵字boolean來定義布爾類型變量，只有只有true和false兩個取值，分別代表布爾邏輯中的“真”和“假”。布爾類型通常被用在流程控制中作為判斷條件。
關鍵字
關鍵字 含義
abstract
抽象類或方法
assert
用來查找內部程序錯誤
break
跳出壹個switch或循環
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關鍵字參考資料來源[23]
運算符
運算符是壹些特殊的符號，主要用於數學函數、壹些類型的賦值語句和邏輯比較方面。
賦值運算符
賦值運算符以符號“=”表示，它是壹個二元運算符（對兩個操作數作處理），其功能是將右方操作數所含的值賦給左方的操作數。
例如：
int a = 100;
算術運算符
運算符 說明
+
加
-
減
*
乘
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自增和自減運算符
自增和自減是單目運算符，可以放在操作元之前，也可以放在操作元之後。操作元必須是壹個整型或浮點型變量。自增、自減運算符的作用是使變量的值增1或減1。放在操作元前面的自增、自減運算符，會先將變量的值加1或減1，然後再使該變量參與表達式的運算。放在操作元後面的自增、自減運算符，會先使變量參與表達式的運算，然後再將該變量的值加1或減1。
例如：
假設a=5
b=++a;//先將a的值加1，然後賦值給b，此時a的值為6，b的值為6
b=a++;//先將a的值賦值給b，再將a的值變為6，此時a的值為6，b的值為5
比較運算符
比較運算符屬於二元運算符，用於程序中的變量之間，變量和自變量之間以及其他類型的信息之間的比較。比較運算符的運算結果是boolean型。當運算符對應的關系成立時，運算的結果為true，否則為false。比較運算符***有6個，通常作為判斷的依據用於條件語句中。
運算符 說明
>
比較左方是否大於右方
<
比較左方是否小於右方
==
比較左方是否等於右方
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邏輯運算符
運算符 作用
&&
邏輯與
||
邏輯或
！
邏輯非
語言基礎參考資料來源[24]
程序舉例
/*壹個簡單的Java應用程序，顯示內容：Hello World!
文件名為Hello．java*/
class Hello{
//程序開始於main()
public static void main(String args[]){
System.out.println("Hello World!")；
}
}
main方法，正如註釋所說，這是程序開始執行的第壹行。對於壹個Java應用程序來說，main方法是必需的，Java解釋器在沒有生成任何對象的情況下，以main作為入口來執行程序。每個類中可以定義多個方法，但main方法只能有壹個。關鍵字public表示訪問權限，指明所有的類都可以使用這壹方法。本例中，main必須被定義為public類型，因為當程序開始執行時它需要被它的類之外的代碼調用。關鍵字static指明該方法是壹個類方法。關鍵字void指明main()方法不返回任何值。main方法圓括號中定義的String args[]是傳送給main方法的參數，參數名為args，它是類String的壹個對象。方法的參數用“類名參數名”來指定，多個參數間用逗號分隔。該行的最後壹個字符是“{”，它表示了main程序體的開始，壹個方法中包含的所有代碼都將包括在這對花括號中間。另外，main僅是解釋器開始工作的地方，壹個復雜的程序可能包含幾十個類，但這些類僅需要壹個main方法。[25]
語言標準
1997年11月17日，國際標準化組織（ISO）同意采納Sun公司的專利技術——Java作為ISO標準。JAVA作為壹個技術標準供公眾無償使用。根據ISO的批準，Sun公司將可提交JAVA的標準化平臺規範。[26]
發布時間 名稱
2000年11月15日
ISO/TS 10303-27:2000
2006年5月15日
ISO/IEC 19777-2:2006
2014年7月15日
ISO/IEC TR 13066-6:2014
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語言標準參考資料[27] [28] [29] [30] [31]
語言規範
JCP（Java Community Process）是壹個開放的國際組織，主要由Java開發者以及被授權者組成，職能是發展和更新Java技術規範、參考實現（RI）、技術兼容包（TCK）。
JCP維護的規範包括Java ME、Java SE、Java EE、XML、OSS、JAIN等。組織成員可以提交JSR（Java Specification Requests），通過特定程序以後，進入到下壹版本的規範裏面。
JSR是早期提議和最終發布的Java平臺規範的具體描述。通常，壹個新的JSR的提出是為了增加或者規範Java平臺的功能。某個具體的JSR由專家組***同來制定，工作由組長協調。例如，CLDC1.0（Connected Limited Device Configuration，JSR30）由Sun公司的Antero Taivalsaari擔任組長，同時專家組的成員還包括Siemens、Motorola、Nokia、Symbian等。Java ME平臺規範是在JSR68中定義的，規範組長是Sun公司的Jon Courtney。
JSR完成後，相關的規範及JavaAPI會在JCP的官方網站發布。設備制造商可以在自己的產品中實現某個JSR，如MIDP2.0（JSRll8）。但是這些都必須要通過TCK（Technology Compatibility Kit）測試以確保技術兼容性。[32]
按照技術類別可以分成以下幾類：
1、J2EE平臺規範[33]
2、J2SE平臺規範[34]
3、J2ME平臺規範[35]
4、運營支持系統規範（OSS）[36]
5、綜合網絡的Java 應用（JAIN）[37]
6、XML 操作規範[38]
技術應用
1、Android應用
許多的 Android應用都是Java程序員開發者開發。雖然 Android運用了不同的JVM以及不同的封裝方式，但是代碼還是用Java語言所編寫。相當壹部分的手機中都支持JAVA遊戲，這就使很多非編程人員都認識了JAVA。
2、在金融業應用的服務器程序
Java在金融服務業的應用非常廣泛，很多第三方交易系統、銀行、金融機構都選擇用Java開發，因為相對而言，Java較安全[39] 。大型跨國投資銀行用Java來編寫前臺和後臺的電子交易系統，結算和確認系統，數據處理項目以及其他項目。大多數情況下，Java被用在服務器端開發，但多數沒有任何前端，它們通常是從壹個服務器（上壹級）接收數據，處理後發向另壹個處理系統（下壹級處理）。
3、網站
Java 在電子商務領域以及網站開發領域占據了壹定的席位。開發人員可以運用許多不同的框架來創建web項目，SpringMVC，Struts2.0以及frameworks。即使是簡單的 servlet，jsp和以struts為基礎的網站在政府項目中也經常被用到。例如醫療救護、保險、教育、國防以及其他的不同部門網站都是以Java為基礎來開發的。
4、嵌入式領域
Java在嵌入式領域發展空間很大。在這個平臺上，只需130KB就能夠使用Java技術（在智能卡或者傳感器上）。
5、大數據技術
Hadoop以及其他大數據處理技術很多都是用Java，例如Apache的基於Java的HBase和Accumulo以及 ElasticSearchas。
6、高頻交易的空間
Java平臺提高了這個平臺的特性和即使編譯，他同時也能夠像 C++ 壹樣傳遞數據。正是由於這個原因，Java成為的程序員編寫交易平臺的語言，因為雖然性能不比C++，但開發人員可以避開安全性，可移植性和可維護性等問題。
7、科學應用
Java在科學應用中是很好選擇，包括自然語言處理。最主要的原因是因為Java比C++或者其他語言相對其安全性、便攜性、可維護性以及其他高級語言的並發性更好。
Java語言好學難精，配置東西比較復雜