Java基礎教程(1)--概述
一.什麼是Java語言
Java是於1996年由Sun公司釋出的一種極富創造力的面向物件的程式設計語言。它不僅吸收了C++語言的各種優點，還摒棄了C++裡難以理解的多繼承、指標等概念，因此Java語言具有功能強大和簡單易用兩個特徵。Java語言作為靜態面向物件程式語言的代表，極好地實現了面向物件理論，允許程式設計師以優雅的思維方式進行復雜的程式設計。
二.Java的特點
Java的設計者編寫了頗具影響力的白皮書，用來解釋設計的初衷和Java的特性。這一小節將會對這些術語進行解釋。
- 簡單性
Java語言的語法與C語言和C++語言很接近，使得大多數程式設計師很容易學習和使用。另一方面，Java丟棄了C++中很少使用的、很難理解的、令人迷惑的那些特性，如操作符過載、多繼承、自動的強制型別轉換。特別地，Java語言不使用指標，而是引用。並提供了自動的廢料收集，使得程式設計師不必為記憶體管理而擔憂。 - 面向物件
Java語言實現了面向物件中類、物件、藉口、繼承等概念。為了簡單起見，Java只支援類之間的單繼承，但支援介面間的多繼承，並支援類與介面之間的實現機制。總之，Java語言是一個完全面向物件的程式設計語言。 - 分散式
Java有豐富的庫用於處理像HTTP和FTP之類的TCP/IP協議。Java應用能夠通過URL開啟和訪問網路上的物件，其便捷程度就好像訪問本地檔案一樣。 - 健壯性
Java的強型別機制、異常處理、垃圾的自動收集等是Java程式健壯性的重要保證。對指標的丟棄是Java的明智選擇。Java的安全檢查機制使得Java更具健壯性。 - 安全性
Java適用於網路/分散式環境。為了達到這個目標，Java在安全方面投入了很大的精力，使得Java可以構建防病毒、防篡改的系統。並且，在遭遇多次高調攻擊以後，瀏覽器開發商和Oracle都越來越謹慎。Java瀏覽器外掛不相信任何遠端程式碼，除非程式碼有數字簽名而且使用者同意執行這個程式碼。 - 體系結構中立
編譯器生成一個體繫結構中立的目標檔案格式，這是一種編譯過的程式碼，只要有Java執行時系統，這些編譯後的程式碼可以在很多處理器上執行。Java編譯器通過生成與特定的計算機體系結構無關的位元組碼指令來實現這一特性。精心設計的位元組碼不僅可以很容易地在任何機器上解釋執行，而且還可以動態地翻譯成本地機器程式碼。 - 可移植性
與C和C++不同，Java規範中沒有“以來具體實現”的地方。基本資料型別的大小及有關運算都做了明確的說明。例如，Java中的int永遠都是32位的整數，而在C/C++中，int可能是16位整數、32位整數。也可能是編譯器提供商指定的其他大小。 - 解釋型
Java程式在Java平臺上被編譯為位元組碼格式，然後可以在實現這個Java平臺的任何系統中執行。在執行時，Java平臺中的Java直譯器對這些位元組碼進行解釋執行，執行過程中需要的類在連結階段被載入到執行環境中。 - 高效能
儘管對解釋後的位元組碼效能已經比較滿意，但在有些場合下還需要更加高效的效能。位元組碼可以（在執行時刻）動態地翻譯成對應執行這個應用的特定CPU的機器碼。 - 多執行緒
多執行緒可以帶來更好的互動響應和實時行為。如今，我們非常關注併發性，因為摩爾定律行將完結。我們不在追求更快的處理器，而是著眼於獲得更多的處理器，而且要讓它們一直保持工作。Java在這方面表現很出色，可以很好地勝任這個工作。 - 動態性
從各種角度看，Java與C或C++相比更加具有動態性。庫中可以自由地新增新方法和例項變數，而對客戶端沒有任何影響。在Java中找出執行時型別資訊十分簡單。
三.Java的發展簡史
Java的歷史要追溯到1991年，由Patrick Naughton和James Gosling（人稱“高司令”，也稱“Java之父”）帶領的Sun公司的工程師小組想要設計一種小型的計算機語言，主要應用於消費類電子產品裝置。由於這種裝置的處理能力和記憶體都很有限，所以語言必須非常小且能夠生成非常緊湊的程式碼。另外，由於不同的廠商會選擇不同的CPU，因此這種語言的關鍵是不與任何特定的體系結構捆綁在一起。這個專案被命名為“Green”。
程式碼短小、緊湊且與平臺無關，這些要求促使開發團隊設計一個可移植的語言，可以為虛擬機器生成中間程式碼。Gosling把這種語言稱為“Oak”。Sun公司的人後來發現Oak是一種已有的計算機語言的名字，於是將其改名為Java。事實證明這是一個很有靈感的選擇。
1992年夏天，Green專案釋出了它的第一個產品，稱之為“*7”，這是一種類PDA裝置。這個產品具有鮮豔的圖形介面和被稱為“Duke”的智慧代理來幫助使用者。遺憾的是，Sun公司對生產這個產品並不感興趣，Green專案組的人員必須找出其他的方法來將它們的技術推向市場。然而，沒有一個標準消費品電子公司對此感興趣。於是，Green專案組競標了一個提供視訊點播等新型服務的有線電視盒的專案，但沒有成功。同年11月，Green專案被轉換成了“First Person公司”，一個Sun公司的全資子公司。
First Person公司花費了1993年一整年和1994年的上半年，一直在苦苦尋求其技術的買家。然而，一個也沒找到。1994年，First Person公司解散了。
當這一切在Sun公司發生的時候，全球資訊網也在日漸發展壯大。全球資訊網的關鍵是把超文字頁面轉換到螢幕上的瀏覽器。1994年大多數人都在使用Mosaic，這是一個1993年出自伊利諾伊大學超級計算中心的非商業化的Web瀏覽器。在經歷了一場歷時三天的頭腦風暴的討論之後，Gosling團隊決定改變努力的目標，這次他們決定將該技術應用於全球資訊網。Gosling意識到全球資訊網需要一箇中性的瀏覽器，它不依賴於任何硬體平臺和軟體平臺。它應是一種實時性較高，可靠安全，有互動功能的瀏覽器。於是Gosling決定用Java開發一個新的Web瀏覽器。
實際的瀏覽器是由Patrick Naughton和Jonathan Payne開發的，並演變為HotJava瀏覽器。為了炫耀Java語言超強的能力，HotJava瀏覽器採用Java編寫。設計者讓HotJava瀏覽器具有在網頁中執行內嵌程式碼的能力。1995年5月23日，Sun公司推出Java語言，用Java實現的HotJava瀏覽器顯示了Java的獨特魅力，引發了人們延續至今的對Java的狂熱追逐。
1996年初，Sun公司釋出了Java1.0。人們很快意識到Java1.0不能用來進行真正的應用開發。坦率地說，Java1.0並沒有為其黃金時期的到來做好準備。後來的Java1.1彌補了其中的大多數明顯的缺陷，大大改進了反射能力，併為GUI變成增加了新的事件處理模型。不過它仍然具有夠很大的侷限性。
1998年12月4日，Java迎來了一個里程碑式的版本Java1.2，Sun在這個版本中把Java技術體系拆分為3個方向，分別是面向桌面應用開發的J2SE（Java 2 Platform，Standard Edition）、面向企業級開發的J2EE（Java 2 Platform，Enterprise Edition）和麵向手機等移動終端開發的J2ME（Java 2 Platform，Micro Edition）。後來釋出的標準版的1.3和1.4版本對最初的Java2版本做了某些改進，因此它們分別被稱為J2SE1.3和J2SE1.4。
5.0版本是自1.1版本以來對Java語言做出重大改進的版本。這一版本本來被命名為J2SE1.5，但是為了表示這個版本的重要性，J2SE1.5被更名為Java5.0。這個版本添加了泛型型別，其挑戰性在於新增這一特性並沒有對虛擬機器做出任何修改。另外，還有幾個受C#啟發的很有用的語言特性：“for each”迴圈、自動裝箱和註解。
版本6（沒有後綴.0）於2006年末釋出。這個版本沒有對語言方面進行改進，但是改進了其他效能，並增強了類庫。
隨著資料中心越來越依賴於商業硬體而不是專用伺服器，Sun公司終於淪陷，並於2009年被Oracle收購。Java的開發停滯了很長一段時間。知道2011年Oracle釋出了Java的一個新版本，Java7，其中只做了一些簡單的改進。
2014年，Java8終於釋出，在近20年終這個版本有了最大的改變。Java8提供了一種函數語言程式設計方式，可以很容易地表述併發執行的計算。所有程式語言都必須與時俱進，Java在這方面顯示出非凡的能力。
Java9原計劃於2016年9月釋出，後來由於Jigsaw模組系統推遲到2017年3月，後來又被推遲到同年7月，最後終於在2017年9月釋出。
Oracle公司為了加快Java的釋出頻率，從Java9開始，將每半年釋出一個新版本。2018年3月，Java10釋出。截止到筆者撰寫這篇文章時，Java11已於上個月，也就是2018年9月釋出。與Java9和Java10不同（兩者均只提供半年的技術支援），Java11提供長期支援服務（Long Term Support），直到2023年9月，Oracle都會為Java11提供技術支援，而補丁和安全警告等擴充套件支援將持續到2026年。新的長期支援版本每三年釋出一次，因此，下一個長期支援版本將於2021年釋出。
對於初學者來說，不必糾結於選擇哪個版本的Java來學習。因為對這些版本來說，最基礎的知識點都是一樣的。至於每個版本中增加的那些新特性，可以在學習完基礎知識以後再去了解。在後續的教程中，筆者將會選擇安裝最新的Java11。有關JDK的安裝將在下篇文章中進行介紹。
四.推薦的書籍
在筆者學習Java的過程中，閱讀了很多關於Java基礎的書。我在剛開始學習Java時，曾瀏覽了貼吧、知乎等論壇上不少關於Java初學者該選擇什麼書的帖子，很多人都推薦《Java程式設計思想》。但是，我個人不是很推薦初學者一上來就抱著這本書啃。不可否認，這本書是一本非常優秀的書，但這本書適合學習Java一到兩年，有一定基礎和理解的讀者。因此，我在這裡推薦另外兩本書，分別是《Head First Java》和《Java核心技術 卷一 基礎知識》。
1.Head First Java
這本書適合純小白看，圖文並茂，簡單易懂，讀起來非常輕鬆搞笑。書中有非常多插圖和有趣的例子，寓教於樂，對於沒有基礎的同學非常友好。不過篇幅較長，知識點比較零碎，個人不是很喜歡這種風格，但是內容確實面面俱到，是一本不可多得的好書。需要注意的是，這本書是基於Java5.0的。
2.Java核心技術 卷一 基礎知識
這本書相比起《Head First Java》來說更加傳統，目錄也非常明確。內容緊湊詳實，滿滿的都是乾貨。不過書中沒有練習題，這是為人詬病的一方面。不過瑕不掩瑜，在基礎知識方面確實很詳細。這本書基於Java8，書中講到了Java8中新增的lambda表示式。個人比較推薦這一本。
本文中提到的《Head First Java》、《Java核心技術 卷一 基礎知識》和《Java程式設計思想》這三本書，筆者都收藏了pdf版本（均有目錄），需要的讀者可以在下面評論裡留下郵箱，我會及時將pdf發出。