Java是什么意思？详解Java的优缺点、编程工具、框架及应用

2023-09-11 09:55:48

Java是什么意思

一、Java是什么意思

Java是一门面向对象的编程语言，不仅吸收了C++语言的各种优点，还摒弃了C++里难以理解的多继承、指针等概念，因此Java语言具有功能强大和简单易用两个特征。Java语言作为静态面向对象编程语言的代表，极好地实现了面向对象理论，允许程序员以优雅的思维方式进行复杂的编程。

Java具有简单性、面向对象、分布式、健壮性、安全性、平台独立与可移植性、多线程、动态性等特点。Java可以编写桌面应用程序、Web应用程序、分布式系统和嵌入式系统应用程序等。

二、Java的工作原理

Java虚拟机是编译和运行Java程序等的各种命令及其运行环境的总称。Java源程序在编译之后生成后缀为".class"的文件，该文件以字节码(bytecode)的方式进行编码。这种字节码实际上是一种伪代码，它包含各种指令，这些指令基本上是与平台无关的指令。Java虚拟机在字节码文件(及编译生成的后缀为.class的文件)的基础上解释这些字节码，及将这些字节码转行成为本地计算机的机器代码，并交给本地计算机执行。

Java由四方面组成：

（1）Java编程语言；

（2）Java类文件格式；

（3）Java虚拟机；

（4）Java应用程序接口。

当编辑并运行一个Java程序时，需要同时涉及到这四种方面。使用文字编辑软件（例如记事本、写字板、UltraEdit等）或集成开发环境（Eclipse、MyEclipse等）在Java源文件中定义不同的类，通过调用类（这些类实现了Java API）中的方法来访问资源系统，把源文件编译生成一种二进制中间码，存储在class文件中，然后再通过运行与操作系统平台环境相对应的Java虚拟机来运行class文件，执行编译产生的字节码，调用class文件中实现的方法来满足程序的Java API调用。

三、Java语言规范

JCP（Java Community Process）是一个开放的国际组织，主要由Java开发者以及被授权者组成，职能是发展和更新Java技术规范、参考实现（RI）、技术兼容包（TCK）。

JCP维护的规范包括Java ME、Java SE、Java EE、XML、OSS、JAIN等。组织成员可以提交JSR（Java Specification Requests），通过特定程序以后，进入到下一版本的规范里面。

JSR是早期提议和最终发布的Java平台规范的具体描述。通常，一个新的JSR的提出是为了增加或者规范Java平台的功能。某个具体的JSR由专家组共同来制定，工作由组长协调。例如，CLDC1.0（Connected Limited Device Configuration，JSR30）由Sun公司的Antero Taivalsaari担任组长，同时专家组的成员还包括Siemens、Motorola、Nokia、Symbian等。Java ME平台规范是在JSR68中定义的，规范组长是Sun公司的Jon Courtney。

JSR完成后，相关的规范及JavaAPI会在JCP的官方网站发布。设备制造商可以在自己的产品中实现某个JSR，如MIDP2.0（JSRll8）。但是这些都必须要通过TCK（Technology Compatibility Kit）测试以确保技术兼容性。

按照技术类别可以分成以下几类：

1、J2EE平台规范；

2、J2SE平台规范；

3、J2ME平台规范；

4、运营支持系统规范（OSS）；

5、综合网络的Java 应用（JAIN）；

6、XML 操作规范。

四、Java的优点

Java 语言是一种分布式的面向对象语言，具有面向对象、平台无关性、简单性、解释执行、多线程、安全性等很多优点，下面针对这些优点进行逐一介绍。

1、面向对象

Java 是一种面向对象的语言，它对对象中的类、对象、继承、封装、多态、接口、包等均有很好的支持。为了简单起见，Java 只支持类之间的单继承，但是可以使用接口来实现多继承。使用 Java 语言开发程序，需要采用面向对象的思想设计程序和编写代码。

2、平台无关性

平台无关性的具体表现在于，Java 是"一次编写，到处运行（Write Once，Run any Where）"的语言，因此采用 Java 语言编写的程序具有很好的可移植性，而保证这一点的正是 Java 的虚拟机机制。在引入虚拟机之后，Java 语言在不同的平台上运行不需要重新编译。

Java 语言使用 Java 虚拟机机制屏蔽了具体平台的相关信息，使得 Java 语言编译的程序只需生成虚拟机上的目标代码，就可以在多种平台上不加修改地运行。

3、简单性

Java 语言的语法与 C 语言和 C++ 语言很相近，使得很多程序员学起来很容易。对 Java 来说，它舍弃了很多 C++ 中难以理解的特性，如操作符的重载和多继承等，而且 Java 语言不使用指针，加入了垃圾回收机制，解决了程序员需要管理内存的问题，使编程变得更加简单。

4、解释执行

Java 程序在 Java 平台运行时会被编译成字节码文件，然后可以在有 Java 环境的操作系统上运行。在运行文件时，Java 的解释器对这些字节码进行解释执行，执行过程中需要加入的类在连接阶段被载入到运行环境中。

5、多线程

Java 语言是多线程的，这也是 Java 语言的一大特性，它必须由 Thread 类和它的子类来创建。Java 支持多个线程同时执行，并提供多线程之间的同步机制。任何一个线程都有自己的 run() 方法，要执行的方法就写在 run() 方法体内。

6、分布式

Java 语言支持 Internet 应用的开发，在 Java 的基本应用编程接口中就有一个网络应用编程接口，它提供了网络应用编程的类库，包括 URL、URLConnection、Socket 等。Java 的 RIM 机制也是开发分布式应用的重要手段。

7、健壮性

Java 的强类型机制、异常处理、垃圾回收机制等都是 Java 健壮性的重要保证。对指针的丢弃是 Java 的一大进步。另外，Java 的异常机制也是健壮性的一大体现。

8、高性能

Java 的高性能主要是相对其他高级脚本语言来说的，随着 JIT（Just in Time）的发展，Java 的运行速度也越来越高。

9、安全性

Java 通常被用在网络环境中，为此，Java 提供了一个安全机制以防止恶意代码的攻击。除了 Java 语言具有许多的安全特性以外，Java 还对通过网络下载的类增加一个安全防范机制，分配不同的名字空间以防替代本地的同名类，并包含安全管理机制。

五、Java的缺点

1、Java的运行速度相对较慢因为Java是靠虚拟机运行，所以相对于其他语言(汇编,C,C++)编写的程序慢，因为它不是直接执行机器码。

2、因为Java是跨平台的，所以不能和底层打交道。Java使用虚拟机来实现，不能接近操作系统，也就不能和操作系统的底层打交道了。

3、不够灵活因为Java删除了指针，所以不如C/C++等语言灵活。

4、Java编程非常复杂，提出架构代码的过程效率低下。一旦字节码被编译，Java 虚拟机解释器程序必须运行代码。

5、付费商业许可：从 2019 年开始，您将需要为 Java 标准版 8 支付商业、商业和生产许可。对于想要升级其服务的公司来说，这将是一笔增加的费用。

6、Java 因为功能强大，在一些记忆体处理、资源清理的部分并没有做的比 C、C++ 来的好，所以相较之下执行速度缓慢。

六、Java编程开发

1、编程环境

JDK（Java Development Kit）称为Java开发包或Java开发工具，是一个编写Java的Applet小程序和应用程序的程序开发环境。JDK是整个Java的核心，包括了Java运行环境（Java Runtime Environment），一些Java工具和Java的核心类库（Java API）。不论什么Java应用服务器实质都是内置了某个版本的JDK。主流的JDK是Sun公司发布的JDK，除了Sun之外，还有很多公司和组织都开发了自己的JDK，例如，IBM公司开发的JDK，BEA公司的Jrocket，还有GNU组织开发的JDK 。

另外，可以把Java API类库中的Java SE API子集和Java虚拟机这两部分统称为JRE（JAVA Runtime Environment），JRE是支持Java程序运行的标准环境。

JRE是个运行环境，JDK是个开发环境。因此写Java程序的时候需要JDK，而运行Java程序的时候就需要JRE。而JDK里面已经包含了JRE，因此只要安装了JDK，就可以编辑Java程序，也可以正常运行Java程序。但由于JDK包含了许多与运行无关的内容，占用的空间较大，因此运行普通的Java程序无须安装JDK，而只需要安装JRE即可。

2、编程工具

Eclipse：一个开放源代码的、基于Java的可扩展开发平台。

NetBeans：开放源码的Java集成开发环境，适用于各种客户机和Web应用。

IntelliJ IDEA：在代码自动提示、代码分析等方面的具有很好的功能。

MyEclipse：由Genuitec公司开发的一款商业化软件，是应用比较广泛的Java应用程序集成开发环境。

EditPlus：如果正确配置Java的编译器"Javac"以及解释器"Java"后，可直接使用EditPlus编译执行Java程序。

七、常用Java框架

1、Hibernate框架

Hibernate，它是一个开放源代码的对象关系映射框架，全称为Object-Relative Database-Mapping。hibernate可以自动生成SQL语句，自动执行，使得Java程序员可以随心所欲的使用对象编程思维来操纵数据库。

Hibernate可以应用在任何使用JDBC的场合，既可以在Java的客户端程序使用，也可以在Servlet/JSP的Web应用中使用，最具革命意义的是，Hibernate可以在应用EJB的J2EE架构中取代CMP，完成数据持久化的重任。我的感受是，使用Hibernate比JDBC方式减少了80%的编程量。

2、Struts2框架

Struts2以WebWork优秀的设计思想为核心，吸收了Struts框架的部分优点，提供了一个更加整洁的MVC设计模式实现的Web应用程序框架Struts2以WebWork优秀的设计思想为核心，吸收了Struts框架的部分优点，提供了一个更加整洁的MVC设计模式实现的Web应用程序框架。Struts2引入了几个新的框架特性：从逻辑中分离出横切关注点的拦截器、减少或者消除配置文件、贯穿整个框架的强大表达式语言、支持可变更和可重用的基于MVC模式的标签API，Struts2充分利用了从其它MVC框架学到的经验和教训，使得Struts2框架更加清晰灵活。

3、MyBatis框架

MyBatis本是apache的一个开源项目iBatis,2010年这个项目由apache software foundation 迁移到了google code，并且改名为MyBatis。2013年11月迁移到Github。iBATIS一词来源于"internet"和"abatis"的组合，是一个基于Java的持久层框架。iBATIS提供的持久层框架包括SQL Maps和Data Access Objects（DAOs）。

4、Spring框架

调用者依赖被调用者，它们之间形成了强耦合，如果我想在其他地方复用某个类，则这个类依赖的其他类也需要包含。程序就变得很混乱，每个类互相依赖互相调用，复用度极低。如果一个类做了修改，则依赖它的很多类都会受到牵连。为此，出现Spring框架。Spring的作用就是完全解耦类之间的依赖关系，一个类如果要依赖什么，那就是一个接口。至于如何实现这个接口，这都不重要了。只要拿到一个实现了这个接口的类，就可以轻松的通过xml配置文件把实现类注射到调用接口的那个类里。所有类之间的这种依赖关系就完全通过配置文件的方式替代了。所以Spring框架最核心的就是所谓的依赖注射和控制反转。

5、Vue.js框架

严格来说这个应该不属于框架，从组建构造上来讲是和reactjs类似的构造UI组件的。从整体逻辑来讲，他要解决的是MVVM的VM这个部分，就是如何把应用程序的model和view联系起来的这个VM(view model)部分。众所周知，MVC这个design pattern争议大的就是这个C的部分，所以才有各种MV*的方案提出。他使用起来确实比reactjs简单方便多了。代码也清晰。借鉴了angularjs的declarative的特点。另外文档，例子做的都很漂亮。上手比较快，这些都是很好的优点。

6、springboot框架

springboot框架，被称作一栈式解决方案。比较轻量，也是当前微服务下的趋势；springboot本身就是构建与spring之上，各种思想和特性无需多说，去掉了spring繁琐的配置，简化了原有spring开发的流程，提供了各种实用的特性如metric，actuctor等等；最重要的是springboot附带了整个springcloud生态。两个框架对你解决大，中，小项目都没任何问题。

7、spring MVC框架

Spring MVC属于SpringFrameWork的后续产品，已经融合在Spring Web Flow里面。Spring框架提供了构建Web应用程序的全功能MVC模块。使用Spring可插入的MVC架构，从而在使用Spring进行Web开发时，可以选择使用Spring的SprinGMVC框架或集成其他MVC开发框架，如Struts1，Struts2等。它是一个典型的教科书式的mvc构架，而不像struts等都是变种或者不是完全基于mvc系统的框架，对于初学者或者想了解mvc的人来说我觉得spring是最好的，它的实现就是教科书！第二它和tapestry一样是一个纯正的servlet系统，这也是它和tapestry相比struts所具有的优势。而且框架本身有代码，看起来容易理解。Data Access Objects（DAOs）。

八、Java技术应用

1、AndROId应用

许多的 Android应用都是Java程序员开发者开发。虽然 Android运用了不同的JVM以及不同的封装方式，但是代码还是用Java语言所编写。相当一部分的手机中都支持JAVA游戏，这就使很多非编程人员都认识了JAVA。

2、在金融业应用的服务器程序

Java在金融服务业的应用非常广泛，很多第三方交易系统、银行、金融机构都选择用Java开发，因为相对而言，Java较安全。大型跨国投资银行用Java来编写前台和后台的电子交易系统，结算和确认系统，数据处理项目以及其他项目。大多数情况下，Java被用在服务器端开发，但多数没有任何前端，它们通常是从一个服务器（上一级）接收数据，处理后发向另一个处理系统（下一级处理）。

3、网站

Java 在电子商务领域以及网站开发领域占据了一定的席位。开发人员可以运用许多不同的框架来创建web项目，SpringMVC，Struts2.0以及frameworks。即使是简单的 servlet，jsp和以struts为基础的网站在政府项目中也经常被用到。例如医疗救护、保险、教育、国防以及其他的不同部门网站都是以Java为基础来开发的。

4、嵌入式领域

Java在嵌入式领域发展空间很大。在这个平台上，只需130KB就能够使用Java技术（在智能卡或者传感器上）。

5、大数据技术

Hadoop以及其他大数据处理技术很多都是用Java，例如Apache的基于Java的HBase和Accumulo以及 ElasticSearchas。

6、高频交易的空间

Java平台提高了这个平台的特性和及时编译，他同时也能够像 C++ 一样传递数据。正是由于这个原因，Java成为的程序员编写交易平台的语言，因为虽然性能不比C++，但开发人员可以避开安全性，可移植性和可维护性等问题。

7、科学应用

Java在科学应用中是很好选择，包括自然语言处理。最主要的原因是因为Java比C++或者其他语言相对其安全性、便携性、可维护性以及其他高级语言的并发性更好。