Java语言

Java语言最早被称为Oak，它是为了实现嵌入式的消费类电子产品应用而产生的，它的作者是James Gosling.Ed Frank， Patrick Naughton， Jonathan Payne， Chris Warth在随后的几年时间中为Java语言加入了大量的特性，并把Java语言的目标做了一个重新的定位，定位于适合Internet的语言。

Java语言是一种多用途的语言、并发的语言、以类为基础，面向对象的语言。它的设计尽可能的做到和操作系统是无关的，也就是Java所宣传的那句话：“一次编写，到处运行。”Java的设计参考了C和C++语言，因此熟悉C和C++的程序员对Java语言上手很快，而Java设计的原则是能够利用Java语言快捷的编写应用，所以我们可以发现，在Java语言中，并没有那些C和C++中的复杂的机制。最明显的就是C中被大量使用的指针，由于它的随意性，被Java以引用来代替了。而C++中的操作符重载、模板、泛型的特性也因为使用比较复杂，Java也不予采用。但是目前Java仍然不断的推出新的特性，以满足应用的发展。例如在新推出的JDK1.4中，Java语言就能够支持Assertment机制和Perl语言中最有用的正则表达式机制。

Java语言主要由以下五种元素组成：标识符、关键字、文字、运算符和分隔符。这五种元素有着不同的语法含义和组成规则，它们互相配合，共同完成Java语言的语意表达。

1：标识符。变量，类和方法都需要一定的名称，我们将这种名称叫做标识符。

2：关键字。关键字是Java语言本身使用的标识符，它有其特定的语法含义。所有的Java关键字将不能被用作标识符。

3：数据类型。Java有着不同的数据类型。比较值得一提的是字符串数据类型，字符串数据类型是用一对双引号括起来的字符序列，字符串数据实际上是由String类所实现，而不是Ｃ语言中所用的字符数组。每一个字符串数据将产生一个String类的新的实例，用户不必对字符串与类这个概念发生关系而感到担心，由于类的特性，你不必担心如何去实现它们，它们会自己照顾好自己，需要说明的是字符串在Java里作为类只是出于安全的考虑。

4：运算符。任何语言都有自己的运算符，Java语言也不例外，如＋、－、＊、／等都是运算符，运算符的作用是与一定的运算数据组成表达式来完成相应的运算。对不同的数据类型，有着不同的运算符。

5：分隔符。分隔符用来使编译器确认代码在何处分隔。‘’‘’‘；’‘：’都是Java语言的分隔符。

学习 Java 语言很简单，毕竟 Java 语言也只包含五十多个关键词（keyword）与几十个算符（operator），再加上 Java 语法（syntax）也很简单，所以一般人可以很快就学会 Java 语言。

危险的是，很多人认为已经完全掌控 Java 语言，但其实对于内部的运作机制仍不能掌握，这些盲点有时候会让你无法完全掌控 Java 语言。

克服这些盲点的方式是看「The Java Language Specification， 2nd Ed.」（没有中文版）来彻底弄懂 Java 程序语言，并看「Inside the Java Virtual Machine， 2nd Ed.」来彻底掌握 Java 虚拟机器的运作方式。

学会了语言，并不代表就可以设计出好的对象导向系统架构。想要成为对象导向的专家，往往需要：

（1） 多看相关的书，特别是 Design Pattern 和 Refactoring 的书。

（2） 多观摩别人的程序（例如 Java API 的 design 与 implementation）

（3） 多写程序。

学会 Java 语言之后，还需要学会一些 API 才能写出有用的程序。

Java 的 API 非常多，必须规划好一个学习路径，才不会在浩瀚的 API 大海中迷失。必备的 API 包括了：IO、New IO、Collection Framework、Network、RMI、JAXP…… 等。

至于其它的 API，就看你的需求而定，大致上分成：

* GUI 类：JavaBean -> Swing -> JavaHelp -> Java2D -> Image IO -> JAI -> Java 3D ……

* Enterprise 类：JDBC -> JDO -> Servlet -> JSP -> EJB -> JMS -> JTA/JTS……

* J2ME 类（这一类不是我的专长，无法提供学习顺序建议）

Java语言通常都是根据Java虚拟机规范（The Java Virtual Machine Specification）中的定义，编译为字节码指令集和二进制格式。因此我们接下来就讨论Java虚拟机（JVM）

JVM

我们已经谈过Java语言的语法类似于C和C++，但是摒弃了C和C++中复杂、疑惑和不安全的特性。Java语言最早是用来构建消费类网络设备的软件的，因此它要支持多主机的架构，并要求能够提供安全的软件组件。为了满足这些需求，编译好的代码就必须能够通过网络来传播，能够在任何客户端上运行，同时还要保证客户端是足够安全的。

Java虚拟机是Java和Java 2 平台的基石。它能够保证Java语言和硬件、操作系统无关，保证编译后的代码最小，并保护用户不受恶意程序的攻击。Java虚拟机到底是什么呢。其实它就是一台不实际存在的计算机。和真实的计算机类似，它也有自己的指令集，并可以在运行环境中分配内存区域。使用虚拟机机制来实现编程语言并不是Java的创举，这已经是非常普遍的做法了，最著名的许你就莫过于UCSD Pascal的P-Code机。

只要浏览器检测到目前所处理的Web文件内容含有一个Java Applet，浏览器将会为这个Java小程序另外开一个JVM，执行这个Java应用小程序。在JVM中执行的Java小程序可以得到充分安全的保护。如同我们上面所说，JVM是一个自给自足的作业环境，就像是一台独立的计算机一样。例如，在JVM运作的Applet，无法存取主机操作系统。优点是：

1. 系统中立。Java应用程序可以在任何JVM中运作，不论该系统使用何种硬件、软件。

2. 安全。正因JVM跟操作系统没有任何接触，Java程序很难损害到其它档案或应用程序。

缺点是，由于在JVM运作的程序独立在操作系统之外，也就无法享受操作系统各项特殊功能。

Java技术之所以在今天得到了如此广阔的应用，其中它的安全性是不能不提的。不同于其它技术（例如Microsoft的ActiveX）中安全性作为附加设计和补丁，Java从设计之初便考虑到了安全性。因此Java的安全性是在语言层次实现的。Java的安全性由下列三个方面保证：

1、 语言特性（包括数组的边界检查、类型转换、取消指针型变量）。

2、 资源访问控制（包括本地文件系统访问、Socket连接访问）。

3、 代码数字签名（通过数字签名来确认代码源以及代码是否完整）。

Java的源代码是先编译成为一种字节码的中间代码，存放这种代码的文件就是class的文件。真正执行的时候是将class文件装载到JVM（虚拟机）中，然后由JVM解释执行的。所以数组的上下界检查及合法的类型转换是通过JVM得到保证的。Java通过一个类装载器类（ClassLoader）将虚拟机代码文件（即class文件）装载到JVM中，当完成装载后，一个被称做安全管理器（SecurityManager）的类开始运行，例如当一个Applet的class文件被缺省的类装载器装载到JVM中后，JVM会立即为它装载一个SecurityManager的子类AppletSecurity，由这个管理器来验证操作。代码的所有动作（例如文件读写）都要先经过验证，只有被该安全管理器接受的动作才能完成，否则就会抛出SecurityException异常。

对于JDK1.0，权限被笼统的划分为两大块。一是拥有所有的权限，一个是仅拥有"沙箱"（sandBox）权限，这也是普通的Applet所拥有的权限。这时本地文件读写或是与源主机（Orignal Server）以外的主机连接都是被禁止的。这种划分的最大问题就是缺乏灵活性。例如我们希望一个Applet在用户信任的情况下能够对本地文件系统的某个目录进行读写，但并不要通过Socket与其它主机连接。这是JDK1.0的权限划分就不能达到要求。JDK1.1后改进了权限的划分，引入了权限集（PermissionSet）的概念。

由于我们的文章并不是讨论JVM，因此，我们只是对JVM做一个简单的介绍。如果需要详细了解的，可以参考「The JavaTM TMVirtual Machine Specification」。

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