## JavaSE核心技術

坤坤真爱粉發表於2024-07-25
Java

JavaSE核心技術

Java的初識

JDK，JRE和JVM

1.簡介

  • JDK（Java Development Kit）

    定義：全稱Java Development Kit，是Java語言的軟體開發工具包，它提供了Java的開發環境和執行環境。

    內容：包括Java執行環境（JRE）、Java工具（如javac編譯器、java執行命令等）和Java基礎類庫。

  • JRE（Java Runtime Environment）

    定義：全稱Java Runtime Environment，是Java的執行環境，提供了在計算機上執行Java應用程式所需的最小環境。

    內容：包括Java虛擬機器（JVM）、Java平臺核心類庫和支援檔案。

  • JVM（Java Virtual Machine）

    定義：全稱Java Virtual Machine，是Java虛擬機器的縮寫，是一個虛構出來的計算機，用於執行Java位元組碼。

    內容：包括一套位元組碼指令集、一組暫存器、一個棧、一個垃圾回收堆和一個儲存方法域。

2.區別

  • JDK：主要用於Java程式的開發，提供了從編寫、編譯到執行Java程式所需的一切工具和環境。

  • JRE：用於執行Java程式，提供了Java程式執行時的必要環境，包括JVM和Java核心類庫。

  • JVM：是Java程式執行的核心，負責將Java位元組碼轉換為機器碼並執行，實現了Java的跨平臺特性。

3.聯絡

  • 包含關係：JDK包含了JRE，而JRE又包含了JVM。這種關係可以表示為JDK > JRE > JVM。
  • 功能互補：JDK提供了完整的Java開發環境，包括開發工具和執行環境；JRE提供了Java程式執行時的必要環境；JVM則是Java程式執行的核心，負責將Java位元組碼轉換為機器碼並執行。這三者共同構成了Java程式的開發、執行和執行的完整體系。
  • 跨平臺特性：JVM是Java跨平臺的核心，透過JVM，Java程式可以在不同的作業系統上執行而無需修改原始碼。這種跨平臺特性是Java語言的重要優勢之一。

JDK的安裝配置

安裝

  • 建議：安裝路徑不要有中文或者空格等特殊符號。

安裝步驟：

  • 雙擊jdk-8_windows-x64_bin.exe檔案，並單擊下一步。

  • 修改安裝路徑，自定義。

  • 將安裝路徑修改為D:\develop_tools\jdk\jdk-版本號\，並單擊下一步。

  • 稍後幾秒，安裝完成。

配置環境變數
  • 開啟系統屬性：在Windows中，右鍵點選“此電腦”或“計算機”，選擇“屬性”，然後點選“高階系統設定”，再點選“環境變數”。
  • 配置JAVA_HOME在：“系統變數”區域，點選“新建”按鈕。變數名填寫JAVA_HOME，變數值填寫JDK的安裝路徑（例如C:\Program Files\Java\jdk-11.0.13）。
  • 配置PATH：找到名為Path的系統變數，點選“編輯”按鈕。在變數值的末尾新增%JAVA_HOME%\bin（注意前面要有分號分隔符）。
  • 儲存並退出：點選“確定”按鈕儲存更改，並關閉所有開啟的對話方塊。
驗證安裝
  • 開啟命令提示符（CMD），輸入java -version和javac -version命令，如果安裝成功，將顯示Java和Java編譯器的版本資訊。

Java編譯和執行的命令

編譯命令

編譯命令：javac

  • 功能：將Java原始檔（.java檔案）編譯成Java位元組碼檔案（.class檔案）。

  • 用法：在命令列中，進入包含Java原始檔的目錄，然後輸入javac 檔名.java。例如，如果有一個名為Demo.java的原始檔，則編譯命令為javac Demo.java。

    注意事項

  • 確保JDK已經正確安裝，並且javac命令在系統的PATH環境變數中。

  • 編譯時，如果原始檔中有語法錯誤，javac會報錯，並指出錯誤的位置。

  • 編譯成功後，會在同一目錄下生成相應的.class檔案。

執行命令

執行命令：java

  • 功能：執行Java位元組碼檔案（.class檔案），由Java虛擬機器（JVM）對位元組碼進行解釋和執行。

  • 用法：在命令列中，進入包含.class檔案的目錄，然後輸入java 類名（注意不帶.class字尾）。例如，如果有一個名為Demo的類（即Demo.class檔案），則執行命令為java Demo。

    注意事項

  • 確保JDK已經正確安裝，並且java命令在系統的PATH環境變數中。

  • 執行時，JVM會在當前目錄的上一級目錄（即類路徑）中查詢類檔案，如果找不到，會報錯。

  • 如果需要指定類路徑，可以使用-cp或-classpath選項，後跟類路徑的值。

總結

JDK的編譯和執行命令是Java開發中的基礎命令，掌握它們對於進行Java程式設計至關重要。編譯命令javac用於將Java原始檔編譯成位元組碼檔案，而執行命令java則用於執行這些位元組碼檔案。在使用這些命令時，需要注意JDK的安裝和配置，以及命令的語法和用法。

Java跨平臺原理

1. 編譯成中間程式碼（位元組碼）

  • 編譯過程：Java原始碼（.java檔案）首先被編譯成中間程式碼，即位元組碼（.class檔案）。這一過程是透過Java編譯器（javac）完成的。
  • 平臺無關性：位元組碼是一種與特定平臺無關的程式碼，它既不是針對任何特定硬體的機器碼，也不是依賴於任何作業系統的程式碼。因此，位元組碼可以在任何安裝了Java虛擬機器（JVM）的系統上執行。

2. Java虛擬機器（JVM）

  • 定義與功能：JVM是一個可以執行Java位元組碼的虛擬計算機。它模擬了各種計算機功能，使得Java程式能夠在不同平臺上執行而無需修改原始碼。
  • 平臺特定實現：雖然JVM本身是一個規範，但每個作業系統都有對應的JVM實現。這些實現將位元組碼轉換為特定平臺的機器碼，從而實現了Java程式的跨平臺執行。
  • 效能最佳化：JVM還包含了即時編譯器（JIT），它可以將頻繁執行的位元組碼編譯成本地機器碼，以提高程式的執行效率。

3. 豐富的標準庫和API

  • 標準庫：Java提供了一個豐富的標準庫，這些庫是用Java編寫的，對所有平臺都是相同的。這意味著Java程式可以利用這些標準庫來進行檔案操作、網路通訊等，而不必擔心底層作業系統的差異。
  • 抽象作業系統介面：Java還提供了一套抽象的介面來代表底層作業系統的功能，這樣Java程式就可以透過這些介面與作業系統互動，而不需要直接與作業系統打交道。

4. 跨平臺性帶來的優勢

  • 靈活性：Java程式只需要編譯一次，就可以在任何支援JVM的作業系統上執行，這大大提高了開發效率和靈活性。
  • 廣泛應用：由於Java的跨平臺性，它被廣泛用於開發各種型別的應用程式，包括桌面應用程式、Web應用程式、移動應用程式以及企業級應用程式等。

5. 注意事項

  • JVM的特定性：雖然Java程式本身是跨平臺的，但JVM並不是。不同的作業系統需要安裝對應版本的JVM才能執行Java程式。
  • 效能差異：開發者需要考慮到不同平臺上可能存在的效能差異，以及確保使用的第三方庫和工具也是跨平臺的。

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