Java语言的发展史

Java的发明人詹姆斯·高斯林

  Java的名字来自于一种咖啡的品种名称,所以Java语言的Logo是一杯热气腾腾的咖啡。

  Java是一种广泛使用的计算机编程语言,拥有跨平台、面向对象、泛型编程的特点,广泛应用于企业级Web应用开发和移动应用开发。

  任职于太阳微系统的詹姆斯·高斯林等人于1990年代初开发Java语言的雏形,最初被命名为Oak,目标设置在家用电器等小型系统的程序语言,应用在电视机、电话、闹钟、烤面包机等家用电器的控制和通信。由于这些智能化家电的市场需求没有预期的高,Sun公司放弃了该项计划。随着1990年代互联网的发展,Sun公司看见Oak在互联网上应用的前景,于是改造了Oak,于1995年5月以Java的名称正式发布。Java伴随着互联网的迅猛发展而发展,逐渐成为重要的网络编程语言。

  Java编程语言的风格十分接近C++语言。继承了C++语言面向对象技术的核心,Java舍弃了C++语言中容易引起错误的指针,改以引用取代,同时移除原C++与原来运算符重载,也移除多重继承特性,改用接口取代,增加垃圾回收器功能。在Java SE 1.5版本中引入了泛型编程、类型安全的枚举、不定长参数和自动装/拆箱特性。太阳微系统对Java语言的解释是:“Java编程语言是个简单、面向对象、分布式、解释性、健壮、安全与系统无关、可移植、高性能、多线程和动态的语言

  Java不同于一般的编译语言或直译语言。它首先将源代码编译成字节码,然后依赖各种不同平台上的虚拟机来解释执行字节码,从而实现了“一次编写,到处运行”的跨平台特性。在早期JVM中,这在一定程度上降低了Java程序的运行效率。但在J2SE1.4.2发布后,Java的运行速度有了大幅提升。

  与传统类型不同,Sun公司在推出Java时就将其作为开放的技术。全球数以万计的Java开发公司被要求所设计的Java软件必须相互兼容。“Java语言靠群体的力量而非公司的力量”是 Sun公司的口号之一,并获得了广大软件开发商的认同。这与微软公司所倡导的注重精英封闭式的模式完全不同,此外,微软公司后来推出了与之竞争的.NET平台以及模仿Java的C#语言。后来Sun公司被甲骨文公司并购,Java也随之成为甲骨文公司的产品。

  现时,移动操作系统Android大部分的代码采用Java 编程语言编程。

Java 发展史

  语言最开始只是Sun计算机(Sun MicroSystems)公司在1990年12月开始研究的一个内部项目。Sun计算机公司的一个叫做帕特里克·诺顿的工程师被公司自己开发的C++和Duke,Java语言的吉祥物C语言编译器搞得焦头烂额,因为其中的API极其难用。帕特里克决定改用NeXT,同时他也获得了研究公司的一个叫做“Stealth计划”的项目的机会。“Stealth计划”后来改名为“Green计划”,詹姆斯·高斯林和麦克·舍林丹也加入了帕特里克的工作小组。他们和其他几个工程师一起在加利福尼亚州门罗帕克市沙丘路的一个小工作室里面研究开发新技术,瞄准下一代智能家电(如微波炉)的程序设计,Sun公司预料未来科技将在家用电器领域大显身手。团队最初考虑使用C++语言,但是很多成员包括Sun的首席科学家比尔·乔伊,发现C++和可用的API在某些方面存在很大问题。

  工作小组使用的是嵌入式系统,可以用的资源极其有限。很多成员发现C++太复杂以至很多开发者经常错误使用。他们发现C++缺少垃圾回收系统,还有可移植的安全性、分布程序设计、和多线程功能。最后,他们想要一种易于移植到各种设备上的平台。

  根据可用的资金,乔伊决定开发一种集C语言和Mesa语言大成的新语言,在一份报告上,乔伊把它叫做“未来”,他提议Sun公司的工程师应该在C++的基础上,开发一种面向对象的环境。最初,高斯林试图修改和扩展C++的功能,他自己称这种新语言为C++ ++ –,但是后来他放弃了。他将要创造出一种全新的语言,被他命名为“Oak”(橡树),以他的办公室外的橡树命名。

  就像很多开发新技术的秘密工程一样,工作小组没日没夜地工作到了1993年的夏天,他们能够演示新平台的一部分了,包括Green操作系统,Oak的程序设计语言,类库及其硬件。最初的尝试是面向一种类PDA设备,被命名为Star7,这种设备有鲜艳的图形界面和被称为“Duke”的智能代理来帮助用户。1992年12月3日,这台设备进行了展示。

  同年11月,Green计划被转化成了“FirstPerson有限公司”,一个Sun公司的全资子公司,团队也被重新安排到了帕洛阿尔托。FirstPerson团队对建造一种高度交互的设备感兴趣,当时代华纳发布了一个关于电视机顶盒的征求提议书时(Request for proposal),FirstPerson改变了他们的目标,作为对征求意见书的响应,提出了一个机顶盒平台的提议。但是有线电视业界觉得FirstPerson的平台给予用户过多的控制权,因此FirstPerson的投标败给了SGI。与3DO公司的另外一笔关于机顶盒的交易也没有成功,由于他们的平台不能在电视工业产生任何效益,公司被并回Sun公司。

Java和互联网

  1994年6月,在经历了一场历时三天的脑力激荡的讨论后,约翰·盖吉、詹姆斯·高斯林、比尔·乔伊、帕特里克·诺顿、韦恩·罗斯因和埃里克·斯库米,团队决定再一次改变努力的目标,这次他们决定将该技术应用于万维网。他们认为随着Mosaic浏览器的到来,因特网正在向同样的高度互动的远景演变,而这一远景正是他们在有线电视网中看到的。作为原型,帕特里克·诺顿写了一个小型万维网浏览器,WebRunner,后来改名为HotJava。

  1994年10月,HotJava和Java平台为公司高层进行演示。1994年,Java 1.0a版本已经可以提供下载,但是Java和HotJava浏览器的第一次公开发布却是在1995年3月23日SunWorld大会上进行的。升阳公司的科学指导约翰·盖吉宣告Java技术。这个发布是与网景公司的执行副总裁马克·安德森的惊人发布一起进行的,宣布网景将在其浏览器中包含对Java的支持。1996年1月,升阳公司成立了Java业务集团,专门开发Java技术。

Java和“Java”

  由于商标搜索显示,Oak已被一家显示卡制造商注册。于是同年,Oak被改名为Java。当使用十六进制编辑器打开由Java源代码编译出的二进制文件(.class文件)的话,最前面的32位将显示为CA FE BA BE,即词组“CAFE BABE”(咖啡屋宝贝)。

  一套Java编辑器软件

  J2SE环境与CDC的关连

  JVM的所在角色

JSPX网页的概念

  在流行几年之后,Java在浏览器中的地位被逐步侵蚀。它在简单交互性动画方面的用途已经完全被Adobe公司的Flash排挤,2005年Java倾向只被用于雅虎游戏那样的更为复杂的应用程序。Java同时遭受到来自微软的反对,他们决定在新版本的Internet Explorer和Windows中不再附带Java平台。

  与此相反,在万维网的服务器端手持设备上,Java变得更加流行。很多网站在后端使用JSP和其他的Java技术。

  在桌面系统上,独立的Java程序还是相对少见,这是因为Java平台的运行开销较大,而许多人的电脑上没有安装Java,由于网络带宽在以前较小,下载Java曾经是个耗时的事情。但是随着计算机计算能力、网络带宽在10年中获取了很大的进步,同时虚拟机和编译器的质量得到了提高,许多应用程序得到了广泛的使用,包括:

开源软件:

  • NetBeans和Eclipse等软件开发工具
  • Android操作系统
  • JEdit
  • Azureus BitTorrent客户端。
  • JNode操作系统
  • Apache软件基金会的Ant、Derby、Hadoop、Jakarta、POI和Tomcat
  • JBoss和GlassFish应用服务器

商业软件:

  • EIOffice(永中Office)
  • Minecraft
  • 纯Java 3D游戏合金战士Chrome
  • IBM Websphere、ColdFusion和WebLogic
  • IntelliJ IDEA

  还有许多用Java写的软件,可以在http://www.java.com 找到。在以下网页可以看到非常多用Java写的程序:http://java.sun.com/products/ 下面有大量用Java Swing开发的桌面Java程序 http://java.sun.com/products/jfc/tsc/sightings/ 目前Java提供以下三个版本:

  • Java Platform, Enterprise Edition(Java EE:Java平台企业版)
  • Java Platform, Standard Edition(Java SE:Java平台标准版)
  • Java Platform, Micro Edition(Java ME:Java平台微型版)
  • Java Platform, Card Edition

Java开放源代码项目

2006年SUN在JavaOne公布Java 开放源代码项目,并推出OpenJDK项目[13]。Java虚拟机、Java编译器和Java类库以GNU通用公共许可证公开。

版本历史

主条目:Java版本历史

  • 1995年5月23日,Java语言诞生
  • 1996年1月,第一个JDK–JDK1.0诞生
  • 1996年4月,10个最主要的操作系统供应商申明将在其产品中嵌入JAVA技术
  • 1996年9月,约8.3万个网页应用了JAVA技术来制作
  • 1997年2月18日,JDK1.1发布
  • 1997年4月2日,JavaOne会议召开,参与者逾一万人,创当时全球同类会议规模之纪录
  • 1997年9月,JavaDeveloperConnection社区成员超过十万
  • 1998年2月,JDK1.1被下载超过2,000,000
  • 1998年12月8日,JAVA2企业平台J2EE发布
  • 1999年6月,SUN公司发布Java的三个版本:标准版(J2SE)、企业版(J2EE)和微型版(J2ME)
  • 2000年5月8日,JDK1.3发布
  • 2000年5月29日,JDK1.4发布
  • 2001年6月5日,NOKIA宣布,到2003年将出售1亿部支持Java的手机
  • 2001年9月24日,J2EE1.3发布
  • 2002年2月26日,J2SE1.4发布,自此Java的计算能力有了大幅提升
  • 2004年9月30日18:00PM,J2SE1.5发布,成为Java语言发展史上的又一里程碑。为了表示该版本的重要性,J2SE1.5更名为Java SE 5.0(因为新特新增加特别多,所以起了个高大上的名字!)
  • 2005年6月,JavaOne大会召开,SUN公司公开Java SE 6。此时,Java的各种版本已经更名,以取消其中的数字“2”:J2EE更名为Java EE,J2SE更名为Java SE,J2ME更名为Java ME
  • 2006年12月,SUN公司发布JRE6.0
  • 2009年12月,SUN公司发布Java EE 6
  • 2010年11月,由于Oracle公司对于Java社区的不友善,因此Apache扬言将退出JCP
  • 2011年7月28日,Oracle公司发布Java SE 7
  • 2014年3月18日,Oracle公司发表Java SE 8(市场主流版本)
  • 2017年9月21日,Oracle公司发表Java SE 9

语言特性

Java之所以被开发,是要达到以下五个目的:

  • 应当使用面向对象程序设计方法学
  • 应当允许同一程序在不同的计算机平台执行
  • 应当包括内建的对计算机网络的支持
  • 应当被设计成安全地执行远端代码
  • 应当易于使用,并借鉴以前那些面向对象语言(如C++)的长处。

Java技术主要分成几个部分:Java语言、Java运行环境、类库。一般情况下说Java时并不区分指的是哪个部分。

Java在1.5版本时,做了重大改变,Sun公司并1.5版本重命名为Java 5.0。

面向对象

  Java的特点之一就是面向对象,是程序设计方法的一种。“面向对象程序设计语言”的核心之一就是开发者在设计软件的时候可以使用自定义的类型和关联操作。代码和数据的实际集合体叫做“对象”。一个对象可以想象成绑定了很多“行为(代码)”和“状态(数据)”的物体。对于数据结构的改变需要和代码进行通信然后操作,反之亦然。面向对象设计让大型软件工程的计划和设计变得更容易管理,能增强工程的健康度,减少失败工程的数量。

跨平台性

  Java语言的第二个特性就是跨平台性,也就是说使用Java语言编写的程序可以在编译后不用经过任何更改,就能在任何硬件设备条件下运行。这个特性经常被称为“一次编译,到处运行”。

  执行Java应用程序必须安装爪哇运行环境(Java Runtime Environment,JRE),JRE内部有一个Java虚拟机(Java Virtual Machine,JVM)以及一些标准的类库(Class Library)。通过JVM才能在电脑系统执行Java应用程序(Java Application),这与.Net Framework的情况一样,所以电脑上没有安装JVM,那么这些程序将不能够执行。

  实现跨平台性的方法是大多数编译器在进行Java语言程序的编码时候会生成一个用字节码写成的“半成品”,这个“半成品”会在Java虚拟机(解释层)的帮助下运行,虚拟机会把它转换成当前所处硬件平台的原始代码。之后,Java虚拟机会打开标准库,进行数据(图片、线程和网络)的访问工作。主要注意的是,尽管已经存在一个进行代码翻译的解释层,有些时候Java的字节码代码还是会被JIT编译器进行二次编译。

  有些编译器,比如GCJ,可以自动生成原始代码而不需要解释层。但是这些编译器所生成的代码只能应用于特定平台。并且GCJ目前只支持部分的Java API。

  甲骨文公司对于Java的许可是“全兼容的”,这也导致了微软和升阳关于微软的程序不支持RMI和JNI接口、并且增加特性为己所用的法律争端。升阳最终赢得了官司,获得了大约两千万美元的赔偿,法院强制要求微软执行升阳公司关于Java的许可要求。作为回应,微软不再在Windows系统中捆绑Java,最新的Windows版本,Windows Vista和Internet Explorer 7.0版本也不再提供对于Java应用程序和控件的支持。但是升阳公司和其他使用Java运行时系统的公司在Windows操作系统下对用户提供无偿的第三方插件和程序支持。

  Java语言使用解释层最初是为了轻巧性。所以这些程序的运行效率比C语言和C++要低很多,用户也对此颇有微词。很多最近的调查显示Java的程序运行速度比几年前要高出许多,有些同样功能的程序的效率甚至超过了C++和C语言编写的程序。

Java语言在最开始应用的时候是没有解释层的,所有需要编译的代码都直接转换成机器的原始代码。这样做的后果就是获得了最佳的性能,但是程序臃肿异常。从JIT技术开始,Java的程序都经过一次转换之后才变成机器码。很多老牌的第三方虚拟机都使用一种叫做“动态编译”的技术,也就是说虚拟机实时监测和分析程序的运行行为,同时选择性地对程序所需要的部分进行编译和优化。所有这些技术都改善了代码的运行速度,但是又不会让程序的体积变得失常。

程序的轻便性事实上是软件编写很难达到的一个目标,Java虽然成功地实现了“一次编译,到处运行”,但是由于平台和平台之间的差异,所编写的程序在转换代码的时候难免会出现微小的、不可察觉的错误和意外。有些程序员对此非常头疼,他们嘲笑Java的程序不是“一次编译,到处运行”,而是“一次编译,到处调试”。以Java AWT为例,早期Java AWT内提供的按钮、文字区等均是以计算机系统所默认的样式而显示。这令Java程序在有些没有提供图案的计算机系统产生错误(在Microsoft Windows设有窗口管理器,在一些Linux distribution则没有)。后来SUN公司针对Java AWT一些问题而推出Java Swing

  平台无关性让Java在服务器端软件领域非常成功。很多服务器端软件都使用Java或相关技术建立。

自动垃圾回收(Garbage Collection)

  C++语言被用户诟病的原因之一是大多数C++编译器不支持垃圾收集机制。通常使用C++编程的时候,程序员于程序中初始化对象时会在主机内存堆栈上分配一块内存与地址,当不需要此对象时,进行析构或者删除的时候再释放分配的内存地址。如果对象是在堆栈上分配的,而程序员又忘记进行删除,那么就会造成内存泄漏(Memory Leak)。长此以往,程序运行的时候可能会生成很多不清除的垃圾,浪费了不必要的内存空间。而且如果同一内存地址被删除两次的话,程序会变得不稳定,甚至崩溃。因此有经验的C++程序员都会在删除之后将指针重置为NULL,然后在删除之前先判断指针是否为NULL

  C++中也可以使用“智能指针”(Smart Pointer)或者使用C++托管扩展编译器的方法来实现自动化内存释放,智能指针可以在标准类库中找到,而C++托管扩展被微软的Visual C++ 7.0及以上版本所支持。智能指针的优点是不需引入缓慢的垃圾收集机制,而且可以不考虑线程安全的问题,但是缺点是如果不善使用智能指针的话,性能有可能不如垃圾收集机制,而且不断地分配和释放内存可能造成内存碎片,需要手动对堆进行压缩。除此之外,由于智能指针是一个基于模板的功能,所以没有经验的程序员在需要使用多态特性进行自动清理时也可能束手无策。

  Java语言则不同,上述的情况被自动垃圾收集功能自动处理。对象的创建和放置都是在内存堆栈上面进行的。当一个对象没有任何引用的时候,Java的自动垃圾收集机制就发挥作用,自动删除这个对象所占用的空间,释放内存以避免内存泄漏。

  注意程序员不需要修改finalize方法,自动垃圾收集也会发生作用。但是内存泄漏并不是就此避免了,当程序员疏忽大意地忘记解除一个对象不应该有的引用时,内存泄漏仍然不可避免。

  不同厂商、不同版本的JVM中的内存垃圾回收机制并不完全一样,通常越新版本的内存回收机制越快,IBM、BEA、SUN等等开发JVM的公司都曾宣称过自己制造出了世界上最快的JVM[来源请求],JVM性能的世界纪录也在不断的被打破并提高。

  IBM有一篇有关Java内存回收机制比不激活垃圾收集机制的C++内存处理快数倍的技术文章[15],而著名的Java技术书籍《Java编程思想》(Thinking in Java)也有一段论述Java内存及性能达到甚至超过C++的章节[16]。

基本语法

编写Java程序前应注意以下几点:

  • 大小写敏感:Java是大小写敏感的,这就意味着标识符Hello与hello是不同的。
  • 类名:对于所有的类来说,类名的首字母应该大写如果类名由若干单词组成,那么每个单词的首字母应该大写,例如MyFirstJavaClass
  • 方法名:所有的方法名都应该以小写字母开头。如果方法名含有若干单词,则后面的每个单词首字母大写,例如myFirstJavaMethod
  • 源文件名源文件名必须和类名相同。当保存文件的时候,你应该使用类名作为文件名保存(切记Java是大小写敏感的),文件名的后缀为.java。(如果文件名和类名不相同则会导致编译错误)。
  • 主方法入口:所有的Java程序由public static void main(String[] args)方法开始执行。 

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