Java基础(一)：发展史、技术体系与JDK环境配置详解

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Java基础(一)：发展史、技术体系与JDK环境配置详解

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一、Java发展史

  Java最初由Sun公司的“Green”项目组开发，用于智能家电设备，最初名为Oak。因商标问题，1995年更名为“Java”（灵感源于印尼爪哇岛的咖啡）。

发行版本	发行时间	发行的各版本及其特征
Java	1995年	Java语言诞生
Java 1.0	1996年	首个正式版本，包含基础类库和Applet支持
Java 1.1	1997年	引入内部类（Inner Class）、Java Beans、JDBC（数据库连接）和反射API
Java 1.2	1998年	JDK 1.2发布，更名为Java 2，分为三个平台：J2SE（标准版）、J2EE（企业版）、J2ME（微型版）
Java 1.3	2000年	引入HotSpot JVM、JNDI（Java命名与目录接口）
Java 1.4	2002年	新增正则表达式、断言（Assert）、NIO（非阻塞I/O）和日志API
Java 5.0	2004年	引入泛型、注解、枚举等革命性特性，为强调版本重要性，Sun将内部版本号1.5公开命名为5.0，此后版本号逐渐简化
Java 6.0	2006年	Sun将产品线更名为Java SE/EE/ME，终结“J2”前缀，并宣布开源（OpenJDK）
	2009年	Oracle以74亿美元收购财务困境的Sun公司，Java正式归属Oracle
Java 7.0	2011年	Oracle首个大版本，支持菱形语法、多异常捕获，但因收购过渡期特性较少
Java 8.0	2014年	继JDK 5后最大更新，引入Lambda表达式、Stream API、新日期时间库。LTS（长期支持）版本
Java 9.0	2017年	发布周期改为每半年发布一次版本，每三年推出LTS（长期支持）版本
Java 10.0	2018年	废弃“1.x”格式，直接使用主版本号（如JDK 10而非JDK 1.10） Java EE移交Eclipse基金会，重命名为Jakarta EE（如包名从javax.*改为jakarta.*）
Java 11.0	2018年	新增HTTP客户端API、局部变量类型推断（var）并移除部分过时功能。LTS（长期支持）版本
…	…
Java21.0	2023年	被视为继Java 8后的新一代主流版本，生态支持（如框架适配率）快速提升。LTS（长期支持）版本

二、Java技术体系平台

1、JavaSE

• JavaSE 的全称是 Java Platform Standard Edition（Java 平台标准版）
• 面向桌面级应用（如Windows下的应用程序），提供完整的Java核心API，是其他平台（JavaEE、JavaME）的基础
• JavaSE和JDK的关系
  • JavaSE（规范）：定义接口、抽象类、具体类以及JVM的行为和约束（定义语言和API应该是什么样）
    • 例：JavaSE规范要求必须有一个ArrayList类，它实现List接口，支持动态扩容
  • JDK（实现）：提供这些接口和类的具体代码实现（按照规则实现并提供开发工具和运行环境）
    • 例1：OracleJDK的ArrayList源码中，具体实现了扩容机制（如默认扩容1.5倍）
    • 例2：OpenJDK的ArrayList可能实现相同的逻辑，但代码细节可能有细微差异（如注释、内部优化）
• 历史名称：早期称为J2SE（JDK 6之前）

2、JavaEE

• JavaEE 的全称是 Java Platform Enterprise Edition（Java 平台企业版）
• 在Java SE基础上扩展了大量企业级API（如Servlet、JSP、EJB），提供分布式计算、事务管理、安全性等企业级功能
• JavaEE接口由官方规范定义，具体实现由应用服务器（Tomcat、WildFly）或第三方库（Hibernate、ActiveMQ）提供
• 自JDK 10起由Oracle移交Eclipse基金会管理，更名为Jakarta EE
• 历史名称：曾用名J2EE（JDK 6之前）

3、JavaME

• JavaME 的全称是 Java Platform Micro Edition（Java 平台微型版）
• 针对移动终端（手机、PDA等）的轻量级平台，精简了Java SE的API并加入移动设备支持
• 随着 Android 和 iOS 的普及，JavaME 的使用逐渐减少
• 历史名称：曾用名J2ME

4、三者关系

• JavaSE 是基础：JavaEE 和 JavaME 均基于 JavaSE 的核心功能构建
• JavaEE 是扩展：在 JavaSE 基础上增加企业级服务规范（如 Servlet、JPA、EJB）
• JavaME 是精简：仅保留 JavaSE 部分功能，并添加针对微型设备的特性

三、Java程序运行机制及运行过程

1、Java的跨平台性

2、Java虚拟机（核心机制）

• JVM 是一个虚拟的计算机，具有指令集并使用不同的存储区域。负责执行指令，管理数据、内存、寄存器，包含在JDK 中
• 对于不同的平台，有不同的虚拟机
• Java 虚拟机机制屏蔽了底层运行平台的差别，实现了“一次编译，到处运行”

四、Java语言环境搭建

1、JDK（Java开发工具包）

• 定义：JDK是用于开发Java应用程序的完整工具包，包含编译、调试、文档生成等开发工具以及运行环境
• 组成部分：
  • JRE：JDK中内置了JRE（包含核心类库），确保开发时可以直接运行程序
  • 开发工具：如编译器javac（将Java源代码编译为字节码）、调试器jdb、文档工具javadoc等
  • JDK特有的工具类库：如：tools.jar，支持编译器（javac）、调试器（jdb）等工具的运行（位于JDK的lib目录下）
• 用途：开发者必须安装JDK，才能编写、编译和调试Java程序

2、JRE（Java运行时环境）

• 定义：JRE是运行已编译Java程序所需的最小环境，无需开发功能
• 组成部分：
  • JVM（Java虚拟机） ：负责执行字节码，实现跨平台特性
  • JRE中的核心类库：以java.*包的形式存在，例如rt.jar、resource.jar下java.lang、java.util等（位于JRE的lib目录下，并由BootstrapClassLoader自动加载）
  • JRE中的扩展类库：以javax.*包的形式组织，例如javax.sql等（JRE的lib/ext目录下，由ExtensionClassLoader加载）
• 用途：普通用户只需安装JRE即可运行Java程序（如.jar或.class文件），无需开发工具

3、环境变量及作用

3.1、JAVA_HOME

• 该环境变量的值是Java的安装路径，一些Java版本的软件和工具需要用到该变量
• 例如，当Windows平台上JDK的安装目录为“C:\java\jdk8”时，设置如下所示

  JAVA_HOME=C:\java\jdk8
  

3.2、CLASSPATH

• 该环境变量用于指明Java字节码文件（.class文件）的位置
• 默认情况下，如果未设置CLASSPATH，Java启动JVM后，会在当前目录下寻找字节码文件，一旦设置了CLASSPATH，JVM会在指定目录下查找字节码文件
• 环境变量CLASSPATH的值一般为一个以分号“;”作为分隔符的路径列表，设置如下

  CLASSPATH=.;%JAVA_HOME%\lib\dt.jar;%JAVA_HOME%\lib\tools.jar;
  

  • “.”表示当前目录，因为设置CLASSPATH会覆盖JVM的默认操作（查找当前目录），所以这里需要加上“.”
  • dt.jar是 Java 开发工具包（JDK）中用于为 IDE 提供 Swing/AWT 组件的设计时元数据（如属性、事件描述），支持通过拖拽和图形化界面进行可视化开发的核心类库文件
  • tools.jar的作用：包含编译工具（如javac）所需的类库
• Java5之前，若用户未显式配置CLASSPATH环境变量JVM不会在当前目录查询.class文件，所以需要配置CLASSPATH
• 但从Java 5（2004年发布）开始，默认情况，无需显式配置CLASSPATH，JVM会自动搜索当前目录和核心类库

3.3、PATH

• 该环境变量指定一个路径列表，用于搜索可执行文件
• 执行一个可执行文件时，如果该文件不能在当前路径下找到，则依次寻找PATH中的每一个路径，直至找到。例如：

  PATH=.;%JAVA_HOME%\bin;
  

• 这样可以在命令行中直接使用java和javac命令，而不需要指定完整路径，否则就会出现以下错误：
  

不建议在PATH环境变量中添加当前目录（.）的主要原因

  如果当前目录（.）被加入PATH，当用户进入公共可写目录（/tmp）时，攻击者可能在该目录下放置与系统命令同名的恶意程序。例如：黑客在/tmp目录下创建名为ls的木马文件，当用户（尤其是root用户）执行ls命令时，会优先执行当前目录下的恶意程序而非系统标准的/bin/ls，导致权限泄露或数据被破坏。