第1章 Java开发入门

Java的运行机制

1.5

Eclipse开发工具

1.6

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目录

1.5 Java的运行机制

注

Java程序运行时，必须经过编译和运行两个步骤：

先将后缀名为.java的源文件进行编译，生成后缀名为.class的字节码文件；

然后Java虚拟机将字节码文件进行解释执行，并将结果显示出来。

1.5 Java的运行机制

注

Java运行机制过程分析：

编写一个Java源文件HelloWorld.java。

使用“javac HelloWorld.java”命令开启Java编译器并进行编译。

编译结束后，会自动生成一个HelloWorld.class的字节码文件。

使用“java HelloWorld”命令启动Java虚拟机运行程序，Java虚拟机首先将编译好的字节码文件加载到内存，这个过程被称为类加载，它是由类加载器完成的，然后虚拟机会通过Java解析器对加载到内存中的Java类进行解析执行。

执行后会生成计算机可以识别的机器码文件。

机器码文件在计算机运行并显示结果。

1.5 Java的运行机制

注

通过上面的分析不难发现，Java程序是由Java虚拟机负责解释执行的，而并非操作系统。这样做的好处是可以实现Java程序的跨平台。

下面以Windows、Linux、MacOS操作系统为例，效果如图所示：

1.1.1 什么是Java

1.1 Java概述

计算机语言（Computer Language）是人与计算机之间通讯的语言，分成机器语言、汇编语言、高级语言三大类。

Java是一种高级计算机语言，它是由Sun公司（已被Oracle公司收购）于1995年5月推出的一种可以编写跨平台应用软件、完全面向对象的程序设计语言。

为了使软件开发人员、服务提供商和设备生产商可以针对特定的市场进行开发，SUN公司将Java划分为三个技术平台：

JavaSE

JavaME

JavaEE

标准版

是为开发普通桌面和商务应用程序提供的解决方案

企业版

是为开发企业级应用程序提供的解决方案

微型版

是为开发电子消费产品和嵌入式设备提供的解决方案

1.1 Java概述

简单易用

安全可靠

跨平台

面向对象性

支持多线程

1.1 Java概述

脚本语言

1.1.2 Java语言特点

1.1.2 Java语言特点——简单易用

1.1 Java概述

Java是一种相对简单的编程语言，它通过提供最基本的方法来完成指定的任务，只需掌握一些基础的概念和语法，就可以编写出很多实际可用的程序；

Java丢弃了C++中很难理解的运算符重载、多重继承等模糊概念，特别是Java语言不使用指针；

Java提供了自动垃圾回收机制，使程序员不必过多的操心内存管理的问题。

1.1.2 Java语言特点——安全可靠

1.1 Java概述

Java提供了一套可靠的安全机制来防止恶意代码的攻击；

Java程序运行之前会利用字节确认器进行代码的安全检查，确保程序不会存在非法访问本地资源、文件系统的可能，保证了程序在网络间传送的安全性。

1.1.2 Java语言特点——跨平台

1.1 Java概述

Java引入了虚拟机的概念，通过Java虚拟机（Java Virtual Machine，称为JVM）可以在不同的操作系统上（如Windows、Linux等）运行Java程序，从而实现跨平台特性。

1.1.2 Java语言特点——面向对象

1.1 Java概述

Java将一切事物都看成对象，通过面向对象的方式，将现实世界的事物抽象成对象，将现实世界中的关系（如父子关系）抽象为继承；

这种面向对象的方法，更利于用人们对复杂程序的理解、分析、设计和编写。

1.1.2 Java语言特点——支持多线程

1.1 Java概述

Java语言内置了多线程控制，可使用户程序并发执行；

利用Java的多线程编程接口，开发人员可以方便地写出多线程的应用程序，提高程序的执行效率。

1.2.1 什么是JDK

1.2 JDK的使用

定义：JDK(Java Development Kit)，是SUN公司提供的一套Java开发环境。

说明：JDK是整个Java的核心，其中包括Java编译器、Java运行工具、Java文档生成工具、Java打包工具等。

1.2.1 什么是JDK——JDK发展史

1.2 JDK的使用

在1996年1月，Sun公司发布了Java的第一个开发工具包JDK 1.0；

随后相继推出了JDK 1.1、JDK 1.2、JDK 1.3、JDK 1.4、JDK 5（1.5）、JDK 6（1.6）、JDK 7（1.7）、JDK 8（1.8）和JDK 9（1.9）、JDK 10。

由于JDK 9是2017年9月发布的新版本，JDK 10是2018年3月发布的新版本，目前并不稳定，且市场使用率低，所以本教材将针对目前稳定的JDK 8（也称之为Java 8或JDK 1.8）进行讲解。

1.2.1 什么是JDK——JRE介绍

1.2 JDK的使用

定义：JRE（Java Runtime Environment）是Sun公司提供的Java运行环境，用来提供给普通用户使用的。

说明：由于普通用户只需要运行事先编写好的Java程序，不需要自己动手编写，因此JRE工具中只包含Java运行工具，不包含Java编译工具。

注意：为了方便使用，Sun公司在其JDK工具中自带了一个JRE工具，也就是说开发环境中包含运行环境，这样一来，开发人员只需要在计算机上安装JDK即可。

1.2.2 安装JDK（以Windows系统为例）

1.2 JDK的使用

从Oracle官网下载JDK

下载地址：http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/index.html

下载结果：

1.2 JDK的使用

单击安装JDK

1.2 JDK的使用

自定义安装功能和路径

1.2 JDK的使用

开发工具：是JDK中的核心功能模块，其中包含一系列Java程序所必须的可执行程序，如javac.exe、java.exe等，还包含了一个专用的JRE环境。

源代码：安装此模块将会安装Java所有核心类库的源代码。

公共JRE：是Java程序的运行环境。由于开发工具中已经包含了一个JRE，因此没有必要再安装公共的JRE环境，此项可以不作选择。

自定义安装功能和路径——模块说明

1.2 JDK的使用

完成JDK安装

1.2 JDK的使用

JDK、JRE与JVM之间的主要关系和区别：

JDK中包含了开发工具和JRE，而JRE中又包含了Java基础类库和JVM。其中JVM是运行Java程序的核心虚拟机，而运行Java程序不仅需要核心虚拟机，还需要类加载器、字节码校验器以及Java的基础类库等。

脚

下

留

心

1.2.3 JDK目录介绍

1.2 JDK的使用

JDK安装后，目录结构图如下所示：

1.2.3 JDK目录介绍——子目录说明

1.2 JDK的使用

bin目录：该目录用于存放一些可执行程序。

如javac.exe（Java编译器）、java.exe（Java运行工具）、jar.exe（打包工具）和javadoc.exe（文档生成工具）等。

db目录：db目录是一个小型的数据库。

从JDK 6开始，Java中引入了一个新的成员Java DB，这是一个纯Java实现、开源的数据库管理系统。这个数据库不仅很轻便，而且支持JDBC 4.0所有的规范，在学习JDBC时，可以选择直接使用Java DB即可。

1.2.3 JDK目录介绍——子目录说明

1.2 JDK的使用

include目录：包含一些一些C语言的头文件。

由于JDK是通过C和C++实现的，因此在启动时需要引入一些C语言的头文件，该目录就是用于存放这些头文件的。

jre目录：此目录是Java运行时环境的根目录。

它包含Java虚拟机，运行时的类包、Java应用启动器以及一个bin目录，但不包含开发环境中的开发工具。

lib目录：包含lib包文件。

lib是library的缩写，意为Java类库或库文件，是开发工具使用的归档包文件。

1.2.3 JDK目录介绍——子目录说明

1.2 JDK的使用

javafx-src.zip：该压缩文件内存放的是Java FX（Java图形用户界面工具）所有核心类库的源代码。

src.zip：src.zip为src文件夹的压缩文件，src中放置的是JDK核心类的源代码，通过该文件可以查看Java基础类的源代码。

README等：说明性文档。

1.2.3 JDK目录介绍——bin目录工具介绍

1.2 JDK的使用

javac.exe编译器工具

它可以将编写好的Java文件编译成Java字节码文件（可执行的Java程序）。

java.exe运行工具

它会启动一个Java虚拟机（JVM）进程，Java虚拟机相当于一个虚拟的操作系统，它专门负责运行由Java编译器生成的字节码文件（.class文件）。

1.3 系统环境变量

JDK安装完成后，要想在系统中的任何位置都能编译和运行Java程序，还需要对环境变量进行配置。

通常来说，我们需要配置两个环境变量——PATH和CLASSPATH。

PATH环境变量—用于告知操作系统到指定路径去寻找JDK。

CLASSPATH环境变量—用于告知JDK到指定路径去查找类文件（.class文件）。

为什么要设置系统环境变量？

需要设置哪些系统环境变量？

1.3 系统环境变量

1.3.1 PATH环境变量（以Windows 7系统为例）

打开环境变量窗口

【计算机】=>【属性】=>【系统】=>【高级系统设置】=>【高级】=>【环境变量】=>【环境变量】

1.3 系统环境变量

配置JAVA_HOME变量

【系统变量】 => 【新建】 => 【新建系统变量】

“变量名”的文本区域值设置为“JAVA_HOME”；

“变量值”的文本区域值设置为JDK的安装目录“D:\Java\jdk1.8.0_151”（路径以读者JDK安装目录为准）。

1.3 系统环境变量

配置PATH变量

【环境变量】 => 【系统变量】区域选中名为“Path”的系统变量，单击【编辑】按钮，打开【编辑系统变量】窗口，并在“变量值”的文本区域值的起始位置添加“%JAVA_HOME%\bin;”

1.3 系统环境变量

单击系统中的【开始】【所有程序】【附件】【运行】（或者使用快捷键Win+R），在打开的运行窗口中输入“cmd”指令并确定后，将打开命令行窗口。在窗口中执行“javac”命令后，如果能正常地显示javac命令的帮助信息，即说明系统PATH环境变量配置成功。

效果验证

1.4 第一个Java程序

在D盘根目录下新建一个test文件夹，并在该文件夹中新建文本文档，重命名为HelloWorld.java后，用记事本方式打开，在其中编写一段Java代码。

public class HelloWorld {

public static void main(String[] args) {

System.out.println("这是第一个Java程序!");

}

}

编写Java源文件

1.4 第一个Java程序

class是一个关键字，它用于定义一个类。在Java中，类就是一个程序的基本单元，所有的代码都需要在类中书写。

HelloWorld是类的名称，简称类名。class关键字与类名之间需要用空格、制表符、换行符等任意的空白字符进行分隔。类名之后要写一对大括号，它定义了当前这个类的管辖范围。

编写Java源文件——文件解释说明

1.4 第一个Java程序

“public static void main(String[] args){}”定义了一个main()方法，该方法是Java程序的执行入口，程序将从main()方法所属大括号内的代码开始执行。

在main()方法中编写了一条执行语句“System.out.println("这是第一个Java程序!");”，它的作用是打印一段文本信息，执行完这条语句会在命令行窗口中打印“这是第一个Java程序!”。

编写Java源文件——文件解释说明

1.4 第一个Java程序

打开命令行窗口，并通过如下命令进入test目录。

D:

cd test

使用命令行窗口进入指定目录

1.4 第一个Java程序

在命令行窗口中输入“javac HelloWorld.java”命令，对源文件进行编译。

上面的javac命令执行完毕后，会在当前目录下生成一个字节码文件“HelloWorld.class”。

编译Java源文件

1.4 第一个Java程序

注意

在命令行窗口使用javac命令对带有中文的Java源文件进行编译时，必须保证源文件的编码格式和命令行窗口解码格式一致，否则会出现源文件编译错误。

在中文环境下，命令行窗口默认编码格式是GBK，而记事本编码格式也是GBK，所以在编写HelloWorld.java源文件时，可以直接使用Windows系统自带的记事本进行编辑并保存。

如果使用了其他文本编辑器（如EditPlus、Notepad++等）来编写Java源文件，这些文本编辑器默认编码格式多数为UTF-8，那么必须将Java源文件以GBK格式编译，或者是将命令行窗口更改为文本编辑器相同的编码格式。

1.4 第一个Java程序

注

在命令行窗口中输入“java HelloWorld”命令，运行编译好的字节码文件。

运行Java程序

1.4 第一个Java程序

在使用javac命令编译文件1-1中的程序时，有可能会出现“找不到文件”的错误。

出现上图错误很有可能是因为文件的扩展名被隐藏了，虽然文本文件被重命名为“HelloWorld.java”，但实际上该文件的真实文件名为“HelloWorld.java.txt”，文件类型并没有得到修改。

脚

下

留

心

1.4 第一个Java程序

注

打开Windows系统控制面板中的【文件夹选项】，在“查看”选项下高级设置一栏中将“隐藏已知文件类型的扩展名”选项前面的“√”取消，单击【确定】按钮。

文件显示出扩展名.txt后，将其重命名为HelloWorld.java即可。

脚

下

留

心

1.6 Eclipse开发工具

注

Eclipse是由蓝色巨人IBM花费巨资开发的一款功能完整且成熟的IDE集成开发环境。

Eclipse是一个开源的、基于Java的可扩展开发平台，是目前最流行的Java语言开发工具之一。

Eclipse具有强大的代码编排功能，可以帮助程序开发人员完成语法修正、代码修正、代码补全、信息提示等工作，大大提高了程序开发的效率。

Eclipse的设计思想是“一切皆插件”。就其本身而言，它只是一个框架和一组服务，它所有的功能都是将插件组件加入到Eclipse框架中来实现的。

1.6.1 Eclipse概述

1.6 Eclipse开发工具

注

1.6.2 Eclipse的安装与启动

下载地址：

https://www.eclipse.org/downloads/

注意：Eclipse安装时只需将下载好的ZIP包解压保存到指定目录下（例如D:\eclipse）就可以使用了。本教材使用的Eclipse版本是Neon.3 Release (4.6.3)。

安装Eclipse开发工具

1.6 Eclipse开发工具

注

启动Eclipse开发工具

（1）在Eclipse安装文件中双击运行eclipse.exe文件，效果如下图所示：

1.6 Eclipse开发工具

注

（2）Eclipse启动完成后会弹出一个对话框，提示选择工作空间（Workspace），效果如下图所示：

工作空间用于保存Eclipse中创建的项目和相关设置。可以使用Eclipse提供的默认路径为工作空间，也可以单击【Browse...】按钮来更改路径，工作空间设置完成后，单击【OK】按钮即可。

1.6 Eclipse开发工具

注

（3）工作空间设置完成后，由于工具是第一次打开，因此会进入到Eclipse的欢迎界面，效果如下图所示：

1.6 Eclipse开发工具

注

注

Eclipse工作台

在Eclipse欢迎界面单击关闭欢迎界面窗口，就进入了Eclipse工作台界面，Eclipse工作台主要由标题栏、菜单栏、工具栏、透视图四部分组成：

1.6 Eclipse开发工具

注

注

Eclipse工作台上几种主要视图说明：

Package Explorer（包资源管理器器视图）：用来显示项目文件的组成结构。

Editor（文本编辑器视图）：用来编写代码的区域。

Problems（问题视图）：显示项目中的一些警告和错误。

Console（控制台视图）：显示程序运行时的输出信息、异常和错误。

Outline（大纲视图）：显示代码中类的结构。

1.6 Eclipse开发工具

注

注

注

Eclipse透视图

定义：透视图（Perspective）是比视图更大的一种概念，用于定义工作台窗口中视图的初始设置和布局，目的在于完成特定类型的任务或使用特定类型的资源。

分类：在Eclipse的开发环境中提供了几种常用的透视图，如Java透视图、资源透视图、调试透视图、小组同步透视图等。

1.6 Eclipse开发工具

注

注

注

用户可以通过界面右上方的透视图 按钮 在不同的透视图之间切换。选择要进入的透视图，也可以在菜单栏中选择【Window】→【Perspective】→【Open Perspective】→【Other...】打开其他透视图，如下所示：

1.6 Eclipse开发工具

注

注

注

在弹出的“Open Perspective”对话框中，可以选择用户要打开的透视图，如图所示：

小提示

1.6 Eclipse开发工具

注

注

注

如果小心错误的操作了透视图（Perspective），比如关闭了Console视图，这时可以通过【Window】→【Show View】来选择想要打开的Console视图。如果视图窗口过多且不方便手动调整位置时也可以重置透视图（在菜单栏选择【Window】→【Perspective】→【Reset Perspective】），如下图所示：

1.6 Eclipse开发工具

注

注

注

1.6.3 使用Eclipse进行程序开发

创建Java项目

在Eclipse的菜单栏中依次选择【File】→【New】→【Java Project】，或者在Package Explorer视图中单击鼠标右键，然后选择【New】→【Java Project】会出现一个“New Java Project”对话框，如右图所示。

1.6 Eclipse开发工具

注

注

注

在上图对话框中，“Project name”文本框表示项目的名称，这里将项目命名为chapter01，其余选项保持默认，然后单击【Finish】按钮完成项目的创建。这时，在Package Explorer视图中便会出现一个名称为chapter01的Java项目，效果如下图所示：

1.6 Eclipse开发工具

注

注

注

在Package Explorer视图中，鼠标右键单击chapter01项目下的src文件夹，选择【New】 → 【Package】，会出现一个“New Java Package”对话框，如图下图所示：

在项目下创建包

表示项目所在的目录

表示包的名称

1.6 Eclipse开发工具

注

注

注

鼠标右键单击包名，选择【New】→【Class】会出现一个“New Java Class”对话框，如图下图所示：

创建Java类

表示类名

1.6 Eclipse开发工具

注

注

注

接着创建一个HelloWorld类，单击【Finish】按钮，就完成了HelloWorld类的创建。这时，在“com.itheima.first”包下就出现了一个HelloWorld.java文件，如下图所示：

1.6 Eclipse开发工具

注

注

注

创建好的HelloWorld.java文件会在编辑区域自动打开，如下图所示：

1.6 Eclipse开发工具

注

注

注

注

创建完HelloWorld类后，就可以在文本编辑器里完成代码的编写工作，同样以一个main()方法和一条输出语句为例，如下图所示：

编写程序代码

1.6 Eclipse开发工具

注

注

注

注

鼠标右键单击Package Explorer视图中的HelloWorld.java文件，在弹出框中选择【Run As】→【Java Application】来运行程序，如下图所示：

运行程序

1.6 Eclipse开发工具

注

注

注

注

除此之外，还可以在选中文件后，直接单击工具栏上的 按钮运行程序。程序运行完毕后，会在Console视图中看到运行结果，如下图所示：

1.6 Eclipse开发工具

注

注

注

注

使用鼠标右键单击文本编辑器中左侧的空白处，在弹出的窗口中选择【Show Line Numbers】，即可显示出行号，如下图所示：

1.6.3 使用Eclipse进行程序开发——行号控制

1.6 Eclipse开发工具

注

注

包的定义与使用

包定义的意义：Java引入了包（package）机制，程序可以通过声明包的方式对Java类定义目录。

包定义的规则：Java中的包是专门用来存放类的，通常功能相同的类存放在相同的包中。在声明包时，使用package语句，具体示例如下：

package cn.itcast.first; // 使用package关键字声明包,位于Java源文件的第一行

public class Example01{...}

注意：包必须在源文件中所有代码前声明，在不考虑注释和空行的情况下，它会位于源文件第一行。

多

学

一

招

1.6 Eclipse开发工具

注

注

包的定义与使用

在使用Eclipse时，定义的类都是含有包名的。

如果没有显式地声明package语句，创建的类会处于默认包下。在实际开发中，这种情况是不应该出现的。

本教材的示例代码主要展现的是功能部分的代码，所以在大多数示例代码中没有为示例指定包名，但是在提供的源码中，都已使用包名。

多

学

一

招

1.6 Eclipse开发工具

注

注

注

包的定义与使用

在开发时，一个项目中可能会使用很多包，当一个包中的类需要调用另一个包中的类时，就需要使用import关键字引入需要的类。

使用import可以在程序中一次导入某个指定包下的类，这样就不必在每次用到该类时都书写完整类名，简化了代码量。

使用import关键字的具体格式如下所示：

import 包名.类名;

注意：import通常出现在package语句之后，类定义之前。如果有时候需要用到一个包中的许多类，则可以使用“import 包名.*; ”来导入该包下所有类。

多

学

一

招

1.6 Eclipse开发工具

注

注

注

包的定义与使用

在JDK中，不同功能的类都放在不同的包中，其中Java的核心类主要放在java包及其子包下，Java扩展的大部分类都放在javax包及其子包下。

java.util：包含Java中大量工具类、集合类等，例如Arrays、List、Set等。

java.net：包含Java网络编程相关的类和接口。

java.io：包含了Java输入、输出有关的类和接口。

java.awt：包含用于构建图形界面（GUI）的相关类和接口。

除了上面提到的常用包，JDK中还有很多其他的包，比如数据库编程的java.sql包、编写GUI的javax.swing包等，JDK中所有包中的类构成了Java类库。

多

学

一

招

1.7 本章小结

本章首先讲解了Java语言的概念和特点，然后讲解了如何在Windows系统平台中搭建Java开发环境和配置环境变量，并通过一个入门案例演示了Java程序的编译和运行。接下来通过入门案例的执行过程，讲解了Java的运行机制。最后讲解了常用的开发工具Eclipse的下载、安装以及使用。