Java

--是一種廣泛使用的電腦程式設計語言，擁有跨平臺、物件導向、泛型程式設計的特性，廣泛應用於企業級Web應用開發和移動應用開發。任職於昇陽電腦的詹姆斯·高斯林等人於1990年代初開發Java語言的雛形，最初被命名為Oak，目標設定在家用電器等小型系統的程式語言，應用在電視機、電話、鬧鐘、烤麵包機等家用電器的控制和通訊。由於這些智慧化家電的市場需求沒有預期的高，昇陽電腦放棄了該項計劃。隨著1990年代網際網路的發展，昇陽電腦看見Oak在網際網路上應用的前景，於是改造了Oak，於1995年5月以Java的名稱正式釋出。Java伴隨著網際網路的迅猛發展而發展，逐漸成為重要的網路程式語言。Java程式語言的風格十分接近C++語言。繼承了C++語言面向物件技術的核心，捨棄了容易引起錯誤的指標，以參照取代；移除了C++中的運運算元過載和多重繼承特性，用介面取代；增加垃圾回收器功能。在Java SE 1.5版本中引入了泛型程式設計、型別安全的列舉、不定長引數和自動裝/拆箱特性。昇陽電腦對Java語言的解釋是：「Java程式語言是個簡單、面向物件、分散式、解釋性、健壯、安全、與系統無關、可移植、高效能、多執行緒和動態的語言」。Java不同於一般的編譯語言或直譯語言。它首先將原始碼編譯成位元組碼，再依賴各種不同平臺上的虛擬機器來解釋執行位元組碼，從而具有“一次編寫，到處執行”的跨平臺特性。在早期JVM中，這在一定程度上降低了Java程式的執行效率。但在J2SE1.4.2釋出後，Java的執行速度有了大幅提升。與傳統型態不同，昇陽電腦在推出Java時就將其作為開放的技術。全球的Java開發公司被要求所設計的Java軟體必須相容。“Java語言靠群體的力量而非公司的力量”是昇陽電腦的口號之一，並獲得了廣大軟體開發商的認同。這與微軟公司所倡導的注重精英和封閉式的模式完全不同，此外，微軟公司後來推出了與之競爭的.NET平臺以及模仿Java的C#語言。後來昇陽電腦被甲骨文公司併購，Java也隨之成為甲骨文公司的產品。目前，行動作業系統Android大部分的程式碼採用Java程式設計語言程式設計。歷史.早期的Java.語言最開始只是昇陽電腦公司在1990年12月開始研究的一個內部專案。昇陽電腦公司的一個叫做的工程師被公司自己開發的C++和C語言編譯器搞得焦頭爛額，因為其中的API極其難用。帕特里克決定改用NeXT，同時他也獲得了研究公司的一個叫做「Stealth計劃」的專案的機會。「Stealth計劃」後來改名為「Green計劃」，詹姆斯·高斯林和麥克·舍林丹的程式設計，昇陽電腦預料未來科技將在家用電器領域大顯身手。團隊最初考慮使用C++語言，但是很多成員包括昇陽電腦的首席科學家比爾·喬伊，發現C++和可用的API在某些方面存在很大問題。工作小組使用的是嵌入式系統，可以用的資源極其有限。很多成員發現C++太複雜以至很多開發者經常錯誤使用。他們發現C++缺少垃圾回收系統，還有可移植的安全性、分佈程式設計、和多執行緒功能。最後，他們想要一種易於移植到各種裝置上的平臺。根據可用的資金，喬伊決定開發一種集C語言和Mesa語言大成的新語言，在一份報告上，喬伊把它叫做「未來」，他提議昇陽電腦的工程師應該在C++的基礎上，開發一種物件導向的環境。最初，高斯林試圖修改和擴充套件C++的功能，#重定向就像很多開發新技術的秘密工程一樣，工作小組沒日沒夜地工作到了1993年的夏天，他們能夠演示新平臺的一部分了，包括Green作業系統，Oak的程式設計語言，類庫及其硬體。最初的嘗試是面向一種類PDA裝置，被命名為Star7，這種裝置有鮮豔的圖形介面和被稱為「Duke」的智慧代理來幫助使用者。1992年12月3日，這臺裝置進行了展示。同年11月，Green計劃被轉化成了「FirstPerson有限公司」，一個昇陽電腦的全資子公司，團隊也被重新安排到了帕洛阿爾託。FirstPerson團隊對建造一種高度互動的裝置感興趣，當時代華納釋出了一個關於電視機頂盒的徵求提議書時，FirstPerson改變了他們的目標，作為對徵求意見書的響應，提出了一個機頂盒平臺的提議。但是有線電視業界覺得FirstPerson的平臺給予使用者過多的控制權，因此FirstPerson的投標敗給了SGI。與3DO公司的另外一筆關於機頂盒的交易也沒有成功，由於他們的平臺不能在電視工業產生任何效益，公司被併回昇陽電腦。Java和「Java」.由於商標搜尋顯示Oak已被一家顯示卡製造商註冊。於是同年，Oak被改名為Java。當使用十六進位制編輯器開啟由Java原始碼編譯出的二進位制檔案。Java和網際網路.1994年6月，在同、詹姆斯·高斯林、比爾·喬伊、、和埃裡克·施密特經歷了一場歷時三天的頭腦風暴後，團隊決定再一次改變努力的目標，這次他們決定將該技術應用於全球資訊網。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，而這一遠景正是他們在有線電視網中看到的。作為原型，帕特里克·諾頓寫了一個小型全球資訊網瀏覽器，WebRunner，後來改名為HotJava。1994年10月，HotJava和Java平臺為公司高層進行演示。1994年，Java 1.0a版本已經可以提供下載，但是Java和HotJava瀏覽器的第一次公開發布卻是在1995年3月23日SunWorld大會上進行的。昇陽電腦的科學指導約翰·蓋吉宣告Java技術。這個釋出是與網景公司的執行副總裁馬克·安德森的驚人釋出一起進行的，宣佈網景將在其瀏覽器中包含對Java的支援。1996年1月，昇陽電腦成立了Java業務集團，專門開發Java技術。在流行幾年之後，Java在瀏覽器中的地位被逐步侵蝕。它在簡單互動性動畫方面的用途已經完全被Adobe公司的Flash排擠，2005年Java傾向只被用於雅虎遊戲那樣的更為複雜的應用程式。Java同時遭受到來自微軟的反對，他們決定在新版本的Internet Explorer和Windows中不再附帶Java平臺。與此相反，在全球資訊網的伺服器端和手持裝置上，Java變得更加流行。很多網站在後端使用JSP和其他的Java技術。在桌面系統上，獨立的Java程式還是相對少見。這是因為Java平臺的執行開銷較大，而許多人的電腦上沒有安裝Java，由於網路頻寬在以前較小，下載Java曾經是個耗時的事情。但是隨著計算機計算能力、網路頻寬在10年中取得了很大的進步，同時虛擬機器和編譯器的質量得到了提高，許多應用程式得到了廣泛的使用，包括：目前Java提供以下三個版本：Java開放原始碼專案.2006年昇陽電腦在JavaOne公佈Java 開放原始碼專案，並推出OpenJDK計劃。Java虛擬機器、Java編譯器和Java類庫以GNU通用公共許可證公開。語言特性.Java之所以被開發，是要達到以下五個目的：Java技術主要分成幾個部分：Java語言、Java執行環境、類庫。一般情況下說Java時並不區分指的是哪個部分。Java在1.5版本時，做了重大改變，昇陽電腦並1.5版本重新命名為Java 5.0。面向物件.Java的特點之一就是面向物件，是程式設計方法的一種。“面向物件程式設計語言”的核心之一就是開發者在設計軟體的時候可以使用自定義的型別和關聯操作。程式碼和資料的實際集合體叫做“物件”。一個物件可以想象成綁定了很多“行為”的物體。對於資料結構的改變需要和程式碼進行通訊然後操作，反之亦然。面向物件設計讓大型軟體工程的計劃和設計變得更容易管理，能增強工程的健康度，減少失敗工程的數量。跨平臺性.跨平臺性是Java主要的特性之一，跨平臺使得用Java語言編寫的程式可以在編譯後不用經過任何更改，就能在任何硬體裝置條件下執行。這個特性經常被稱為“一次編譯，到處執行”。執行Java應用程式必須安裝Java 執行時環境，這與.Net Framework的情況一樣，所以電腦上沒有安裝JVM，那麼這些java程式將不能夠執行。實現跨平臺性的方法是大多數編譯器在進行Java語言程式的編碼時候會生成一個用位元組碼寫成的“半成品”，這個“半成品”會在Java虛擬機器的存取工作。主要注意的是，儘管已經存在一個進行程式碼翻譯的解釋層，有些時候Java的位元組碼程式碼還是會被JIT編譯器進行二次編譯。有些編譯器，比如GCJ，可以自動生成原始程式碼而不需要解釋層。但是這些編譯器所生成的程式碼-{只}-能應用於特定平臺。並且GCJ目前只支援部分的Java API。甲骨文公司對於Java的許可是“全相容的”，這也導致了微軟和昇陽電腦關於微軟的程式不支援RMI和JNI介面、並且增加特性為己所用的法律爭端。昇陽電腦最終贏得了官司，獲得了大約兩千萬美元的賠償，法院強制要求微軟執行昇陽電腦關於Java的許可要求。作為回應，微軟不再在Windows系統中捆綁Java，最新的Windows版本，Windows Vista和Internet Explorer 7.0版本也不再提供對於Java應用程式和控制元件的支援。但是昇陽電腦和其他使用Java執行時系統的公司在Windows作業系統下對使用者提供無償的第三方外掛和程式支援。Java語言在最開始應用的時候是沒有解釋層的，所有需要編譯的程式碼都直接轉換成機器的原始程式碼。這樣做雖然使程式獲得了最佳的效能，但是導致程式異常臃腫。從JIT技術開始，Java的程式都經過一次轉換之後才變成機器碼。很多老牌的第三方虛擬機器都使用一種叫做“動態編譯”的技術，也就是說虛擬機器實時監測和分析程式的執行行為，同時選擇性地對程式所需要的部分進行編譯和最佳化。所有這些技術都改善了程式碼的執行速度，但是又不會讓程式的體積變得失常。程式的輕便性事實上是軟體編寫很難達到的一個目標，Java雖然成功地實現了“一次編譯，到處執行”，但是由於平臺和平臺之間的差異，所編寫的程式在轉換程式碼的時候難免會出現微小的、不可察覺的錯誤和意外。有些程式設計師對此非常頭疼，他們嘲笑Java的程式不是“一次編譯，到處執行”，而是“一次編譯，到處除錯”。以Java AWT為例，早期Java AWT內提供的按鈕、文字區等均是以電腦系統所預設的樣式而顯示。這令Java程式在有些沒有提供圖案的電腦系統產生錯誤。後來昇陽電腦針對Java AWT一些問題而推出Java Swing。平臺無關性讓Java在伺服器端軟體領域非常成功。很多伺服器端軟體都使用Java或相關技術建立。自動垃圾回收.C++語言被使用者詬病的原因之一是大多數C++編譯器不支援垃圾收集機制。通常使用C++程式設計的時候，程式設計師於程式中初始化物件時，會在主機記憶體堆疊上分配一塊記憶體與位址，當不需要此物件時，進行解構或者刪除的時候再釋放分配的記憶體位址。如果物件是在堆疊上分配的，而程式設計師又忘記進行刪除，那麼就會造成記憶體洩漏。長此以往，程式執行的時候可能會生成很多不清除的垃圾，浪費了不必要的記憶體空間。而且如果同一記憶體地址被刪除兩次的話，程式會變得不穩定，甚至崩潰。因此有經驗的C++程式設計師都會在刪除之後將指標重置為NULL，然後在刪除之前先判斷指標是否為NULL。C++中也可以使用「智慧指標」或者使用C++託管擴充套件編譯器的方法來實現自動化記憶體釋放，智慧指標可以在標準類庫中找到，而C++託管擴充套件被微軟的Visual C++ 7.0及以上版本所支援。智慧指標的優點是不需引入緩慢的垃圾收集機制，而且可以不考慮執行緒安全的問題，但是缺點是如果不善使用智慧指標的話，效能有可能不如垃圾收集機制，而且不斷地分配和釋放記憶體可能造成記憶體碎片，需要手動對堆進行壓縮。除此之外，由於智慧指標是一個基於模板的功能，所以沒有經驗的程式設計師在需要使用多型特性進行自動清理時也可能束手無策。Java語言則不同，上述的情況被自動垃圾收集功能自動處理。物件的建立和放置都是在記憶體堆疊上面進行的。當一個物件沒有任何引用的時候，Java的自動垃圾收集機制就發揮作用，自動刪除這個物件所佔用的空間，釋放記憶體以避免記憶體洩漏。注意程式設計師不需要修改finalize方法，自動垃圾收集也會發生作用。但是記憶體洩漏並不是就此避免了，當程式設計師疏忽大意地忘記解除一個物件不應該有的引用時，記憶體洩漏仍然不可避免。不同廠商、不同版本的JVM中的記憶體垃圾回收機制並不完全一樣，通常越新版本的記憶體回收機制越快，IBM、BEA、昇陽電腦等等開發JVM的公司都曾宣稱過自己製造出了世界上最快的JVM，JVM效能的世界紀錄也在不斷的被打破並提高。IBM有一篇有關Java記憶體回收機制比不啟用垃圾收集機制的C++記憶體處理快數倍的技術文章，而著名的Java技術書籍《Java程式設計思想》也有一段論述Java記憶體及效能達到甚至超過C++的章節。基本語法.編寫Java程式前應注意以下幾點：Java關鍵字.下面列出了Java關鍵字。這些關鍵字不能用於常量、變數、和任何識別符號的名稱。註釋的作用：標識程式是幹什麼的，以及它是如何構建的。註釋幫助程式設計師進行相互溝通以及理解程式。註釋不是程式設計語言，所以編譯器編譯程式時忽略它們。介面和類別.Java自帶了建立介面的類別，可以這樣使用：public interface Deleteable {void delete();System.out.println(" ATTACH DATABASE 'DatabaseName' As 'Alias-Name'");這段程式碼的意思是任何實現codice_7介面的類別都必須實現codice_8方法。每個類別對這個方法的實現可以自行定製。由此概念可以引出很多種使用方法，下面是一個類別的例子：public class Fred implements Deleteable {// 必須實作Deleteable介面中的delete方法@Overridepublic void delete() {// 實作的程式碼// 這個類別也可以包含其他方法public void doOtherStuff() {在另外一個類別中，可以使用這樣的程式碼：public void deleteAll{for{list[i].delete();因為佇列中所有的物件都可以使用codice_8方法。codice_7佇列中包含codice_11物件的引用，而這個類別和其他codice_7類別在使用codice_13方法時候不需要進行任何改變。之所以這樣做就是為了在介面的執行和其程式碼之間進行區別。舉例來說，一個名叫codice_14的介面可以包含任何物件所需要的引入、轉換和儲存資料的方法，其他的類都可以使用這個介面。但是這個介面可以是一個可重定義大小的佇列、一個連結串列或者是其他功能的集合。這種特性其實是一種折中的辦法。Java的設計者們不想讓Java有多重繼承的特性，因為C++的多重繼承顯示了這種特性的困難。Java的介面功能可以提供同樣的功能，但是又不會很複雜。應用程式開發介面.在Java語言中，應用程式介面決定。任何公司和個人都可以參與這個工程，對API進行設計。2004年，IBM和BEA公司準備聯合對官方的Java開源軟體工程進行支援，但是2005年初，昇陽電腦拒絕了這個支援。Hello World.下面這個程式顯示“Hello world!”然後結束執行，注意codice_15套件是自動載入的，所以不需要在程式之前加入codice_16public class HelloWorld {public static void main(String[] args) {System.out.println("hello, world!");關於Java的批評.Java試圖透過新的方式解決軟體編寫的複雜性。很多人認為Java語言做到了它承諾的一切，然而，某些情況下，Java會將簡單問題導向複雜化。儘管Java並不是一門完美的語言，但它的出現確實給大規模軟體協同開發提供了新的思路。整體性問題.並不是所有的工程和環境需要企業等級的複雜性，比如一個簡單的個人網站或者獨自程式設計的程式師所寫的程式。這些程式師會發現Java的複雜管理對於自己要做的程式來說過於強大了。一些人覺得Java在物件導向上面做的沒有Ruby和Smalltalk純粹。但是最新出現的用Java實現的語言Groovy解決了這些問題。作為一種已經建立的新技術，Java顯然綜合了很多語言的特性，比如C++、C語言、Python等等。一些對於Java的評論認為Java的不變性在動搖。語言問題.有些程式師不喜歡原始型別的分離，尤其是那些曾經使用過Smalltalk和Ruby的程式設計師。Java的程式碼相對於其他的程式碼來說過於冗長，這與它的輕便化宣告相違背。此外Java一般也會預設式的自動植入過多的標準庫程式碼,導致整體執行會出現緩慢Java是一種單繼承的語言。這也導致了程式師在試圖使用多重繼承時候的不便，而很多語言都可以使用這個特性。但是Java可以使用介面類，把多重繼承可能導致的風險減少到最小。Java不支援運算子過載，這是為了防止運算子過載使得程式碼的功能變得不清晰。但是用Java實現的語言Groovy可以進行運算子過載。過去Java對於文字的操作和其他語言，比如Perl和PHP相比差的較多，但Java在1.4版本時候引入了正則表示式。至Java 1.7為止，Java語言不支援閉包特性。Java 1.8加入lambda表示式。類庫問題.使用Swing平臺編寫的帶有GUI的程式和其他原始程式非常不同。選用AWT工具包編寫程式的程式師看到的都是原始介面，而且也無法獲得先進的GUI程式設計支援，如果使用的話，就要提供每個平臺上面所需的API，這將是一項龐大的工程。Swing則是完全用Java語言所寫的程式，避免了介面元素重複的問題，只使用所有平臺都支援的最基本的繪圖機制。但是很多使用者不知道如何在Java風格和Windows風格之間進行轉換，結果造成了Java程式的介面在很多程式中非常特殊。蘋果電腦已經提供了最佳化過的Java執行時程式，包含了Mac OS X的經典Aqua介面風格。在IBM捐贈給Eclipse基金會的SWT介面框架中，使用者會看到熟悉的本地風格介面。但這又引起了不同喜好的開發人員之間的爭論。效能問題.由於Java編譯器和虛擬機器的不同對Java程式碼的效能影響比語言本身的影響大的多，所以統一討論Java的程式的效能經常是有誤導性的。據IBM的資料，在同樣的硬體上2001年時的IBM JDK版本的效能是1996年的JDK版本的十倍左右。而即使是在同一時期，不同公司的JDK和JRE的效能也不一樣，比如昇陽電腦、IBM、BEA等公司都有自己開發的JDK和JRE。Java語言的一些特性不可避免的有額外的效能代價，例如陣列範圍檢查、執行時型別檢查等等。Java程式的效能還會因為不同的動態複雜性和垃圾處理機制使用的多少而各有不同。如果JVM的實現比較最佳化的話，那麼這些功能甚至可以增加記憶體分配的效能。這和總是使用STL或者託管C++的程式的情況類似。儘管如此，仍然有許多人認為Java的效能低。這部分歸因於昇陽電腦最初的JVM實現使用未最佳化的解釋機制來執行位元組碼。一些新版本的JVM使用Just-In-Time到程式中來提高執行速度，這就是所謂的“動態最佳化”，而本地編譯器是無法做到這一點的；這也是一些Java程式碼比對應用C/C++等語言編寫的原生代碼執行的更快的原因之一。微軟的.NET平臺也使用JIT編譯器，所以也有類似問題。Java的設計目的主要是安全性和可攜性，所以對於一些特性，比如對硬體架構和記憶體位址訪問的直接訪問都被去除了。如果需要間接呼叫這些底層功能的話，就需要使用JNI。這主要是因為新版的Java 3D技術已經能像C++一樣呼叫硬體加速，也就是使用顯示卡來加速，無論是C++還是Java語言寫的3D遊戲都是使用顯示卡及GPU來處理，從而使得CPU可以專注於其他方面的工作。用途.Java透過抽象視窗工具包還提供某些高階元件，如樹，表格，滾動窗格，選項卡式面板和列表。JavaFX是一組圖形和媒體包，提供了Swing互操作性，3D圖形功能和自包含的部署模型，可以快速編寫Java小應用程式和應用程式的指令碼。Java Platform，Micro Edition或其他環境在Java中編寫指令碼。從微型晶片到專用計算機的嵌入式系統是執行專門任務的大型機電系統的元件。諸如SIM卡，藍光光碟播放器，公用事業儀表和電視機等多種裝置都使用嵌入式Java技術。據甲骨文公司稱，100％的藍光光碟播放器和1.25億臺電視裝置都採用Java技術。Java透過Servlets，Struts或JSP提供對Web應用程式的支援。程式語言提供的簡單程式設計和更高的安全性使得大量政府應用程式可用於基於Java的健康，社會安全，教育和保險。Java也可以使用Broadleaf等開源電子商務平臺開發電子商務Web應用程式。Java更多時候用於構建大型分散式應用, 基於java的分散式生態非常豐富, 各種成熟的基礎元件幫助java開發者迅速搭建起分散式系統. 比較著名的分散式框架有: spring cloud, dubbo, zookeeper今天的Java生態系統包含多個Java Web伺服器和應用程式伺服器。雖然Apache Tomcat，Simple，Jo !, Rimfaxe Web伺服器和Project Jigsaw佔據了Web伺服器空間，但WebLogic，WebSphere和Jboss EAP在商業應用伺服器領域佔據重要地位。Java企業版提供API和執行時環境。甲骨文宣稱Java可以在97％的企業計算機上執行。Java憑藉更高的效能保證和更快的計算能力使得像Murex這樣的高頻交易系統可以被編入指令碼中。同時它也是各種銀行應用程式的中樞，它們將Java從前端使用者端執行到後端伺服器端。Java是許多軟體開發人員用於編寫涉及科學計算和數學運算的應用程式的選擇之一。這些程式通常被認為是快速和安全的，具有更高的便攜性和低維護性。像MATLAB這樣的應用程式使用Java來作為互動使用者介面和作為核心系統的一部分。Java官方網站