Java开发环境简介(JDK、JRE、JVM)

林隐w 2024-07-12 17:35:03 阅读 79

目录

1、Java开发环境

2、JDK和JRE

3、JDK下载和安装

3.1 下载

3.2 安装

3.3 配置path环境变量

JDK8配置方案1:只配置path

⭐JDK8配置方案2:配置JAVA_HOME+path(推荐)

path配置小结

JDK17配置方案:自动配置

4、Java核心机制:JVM

补充:Java字节码

JVM的优点

JVM的缺点

JVM的运行过程

5、Java程序开发步骤

6、源文件与类名

7、Java API 文档

小结


1、Java开发环境

Java开发环境是指Java程序员开发、编写、测试和调试Java程序所使用的所有工具和技术。Java开发环境通常由以下几个部分组成:

1. JDK(Java Development Kit):JDK是Java开发环境的核心组件,它包括了Java编译器、JRE(Java运行环境)、JavaDoc文档生成器和其他一些工具。JDK是Java程序员开发Java应用程序所必需的软件包

2. IDE(集成开发环境):IDE是一种集成开发环境,提供了代码编辑器、编译器、调试器、版本控制、自动化构建、测试等功能。比较流行的Java IDE有Eclipse、NetBeans和IntelliJ IDEA等

3. 版本控制系统:版本控制系统是一种管理源代码修改历史记录的工具,可以跟踪源代码修改并协同开发。比较流行的版本控制系统有Git、SVN等。

4. 构建工具:构建工具用于自动化地构建和打包Java代码,比较流行的Java构建工具有Maven和Gradle等。

5. 测试工具:测试工具用于对Java应用程序进行单元测试、集成测试、性能测试等。JUnit是最为流行的Java单元测试框架之一

6. 应用服务器:Java应用服务器是一种运行Java应用程序的Web服务器,比较流行的Java应用服务器有Tomcat、Jetty和JBoss等。

2、JDK和JRE

JDK(Java Development Kit)和JRE(Java Runtime Environment)是Java开发和运行环境中的两个重要组件,它们有以下区别:

1. JDK(Java Development Kit):

   - 功能:JDK是Java开发工具包,用于开发Java应用程序。它包含了Java编译器(javac)、Java虚拟机(JVM)、开发工具(如调试器和监视器)、类库、示例代码和其他一些开发工具

   - 作用:JDK提供了开发Java应用程序所需的所有工具和库。通过JDK,开发人员可以编写、编译和调试Java代码,并将其转换为可在JRE上运行的字节码。

2. JRE(Java Runtime Environment):

   - 功能:JRE是Java运行时环境,用于运行已编译的Java应用程序。它包含了Java虚拟机(JVM)、类加载器、运行时类库和其他支持文件

   - 作用:JRE是Java应用程序的运行环境,当用户想要执行Java程序时,需要安装JRE。JRE负责将Java字节码翻译成机器语言并执行。

简而言之,JDK是用于开发Java应用程序的工具包,它包含了编译器、虚拟机等工具,可以将Java源代码编译成字节码。而JRE是用于运行Java应用程序的环境,它包含了虚拟机和运行时类库,可以执行已经编译的Java字节码。在开发Java应用程序时,需要先安装JDK,而在用户端运行Java应用程序时,只需要安装JRE即可

举例:Java 8.0 Platform的包含部分图示

3、JDK下载和安装

3.1 下载

下载网址(Oracle公司官网):www.oracle.com

下载步骤:如图所示,在官网底部选择Developers开发者

(1)在Developers页面中间的技术分类部分,选择<code>Java,单击进入

(2)这里展示的是最新Java版本,例如Java17。单击Download Java,然后选择具体的版本下载。

(3)选择Download Java按钮后

(4)如果想安装Java8 可以选择如下位置:

(5)选择Accept License Agreement,

(6)注册或登录后下载:

(7)如果需要安装其它版本,可以选择Java archive:

接着进行选择下载即可:

3.2 安装

建议:安装路径不要有中文或者空格等特殊符号。

安装步骤:

(1)双击<code>jdk-8_windows-x64_bin.exe文件,并单击下一步

(2)修改安装路径,自定义

(3)将安装路径修改为D:\develop_tools\jdk\jdk-版本号\,并单击下一步

(4)稍后几秒,安装完成


3.3 配置path环境变量

path环境变量是window操作系统执行命令时,所要搜寻的路径。目的是为了在命令行使用javac.exe等工具时,任意目录下都可以找到这个工具所在的目录。

测试:在JDK的安装目录的bin目录下使用javac命令,结果如下

P.S.没有配置path变量前,只能在JDK的安装目录下使用javac命令

JDK8配置方案1:只配置path

(1)桌面<code>此电脑鼠标右键,选择属性——>>选择高级系统设置

(2)在高级选项卡,单击环境变量,如图所示:

(3)在<code>系统变量中,选中Path 环境变量,双击或者点击编辑 ,如图所示:

(4)点击<code>新建,填入D:\develop_tools\jdk\jdk1.8.0_271\bin ,并将此值上移到变量列表的首位。如图所示:

编辑模式1:

编辑模式2:(注意,结尾需要有英文模式下的 ;

(5)环境变量配置完成,重新开启DOS命令行,测试:在任意目录下输入<code>javac 或java命令或java -version,运行成功。

⭐JDK8配置方案2:配置JAVA_HOME+path(推荐)

(1)(2)同上

(3)在系统变量中,单击新建 ,创建新的环境变量

(4)变量名输入JAVA_HOME,变量值输入 D:\develop_tools\jdk\jdk1.8.0_271 ,单击确定,如图所示:

(5)选中<code>Path 环境变量双击或者点击编辑 

(6)在变量值的最前面,键入%JAVA_HOME%\bin。如图所示:

注意:强烈建议将%JAVA_HOME%\bin声明在path环境变量中所有变量的最前面!

(7)环境变量配置完成,重启DOS命令行,测试:在任意目录下输入<code>javac 或java命令或java -version,运行成功。

path配置小结

JDK17配置方案:自动配置

因为JDK17在安装之后,自动进行了环境变量的配置。

建议将JDK17安装的路径,设置为JAVA_HOME,并将<code>%JAVA_HOME%\bin上移到首位。

4、Java核心机制:JVM

JVM(Java Virtual Machine)是Java虚拟机的缩写,它是Java程序运行的核心组件。JVM是一个虚拟的计算机,它在物理计算机上模拟了一个执行Java字节码的环境。JVM负责解释和执行Java字节码,实现了跨平台性和代码安全性。

补充:Java字节码

Java字节码是一种中间代码,也称为Java类文件。它是Java源代码编译成的二进制格式,可以被Java虚拟机(JVM)解释执行。Java字节码具有跨平台的特性,因为它可以在任何安装了Java虚拟机的硬件平台和操作系统上运行。

Java字节码是一种基于栈的指令集,它使用压栈、出栈等操作来实现各种语言特性,比如变量赋值、方法调用、控制流等。Java字节码的指令集包括了大量的操作码,可以执行各种不同的操作,比如算术运算、类型转换、对象创建等等。

Java字节码通常由Java编译器生成,它们以.class文件的形式存储。当Java程序被执行时,Java虚拟机会将字节码加载到内存中,并进行解释执行。在执行过程中,Java虚拟机会根据需要将字节码转换成本地代码,从而提高程序的执行效率。

JVM的优点

跨平台性:即“<code>Write once , Run Anywhere” ,这是Java的核心优势。比如:Java的int永远都是32位。不像C++可能是16,32,可能是根据编译器厂商规定的变化。 Java字节码可以在任何安装了Java虚拟机的硬件平台和操作系统上运行,这使得Java程序具有很好的可移植和跨平台特性。安全性:Java字节码是经过编译的二进制代码,无法被直接修改,因此可以避免一些安全问题。适合于网络/分布式环境,需要提供一个安全机制以防恶意代码的攻击。如:安全防范机制(ClassLoader类加载器),可以分配不同的命名空间以防替代本地的同名类、字节代码检查。高效性:Java字节码是经过优化的中间代码,可以在运行时进行即时编译,提高程序的执行效率。客观上,高级语言运行效率总是低于低级语言的,这个无法避免。Java语言本身发展中通过虚拟机的优化提升了几十倍运行效率。比如,通过JIT(JUST IN TIME)即时编译技术提高运行效率。面向对象性:面向对象是一种程序设计技术,非常适合大型软件的设计和开发。面向对象编程支持封装、继承、多态等特性,让程序更好达到高内聚低耦合的标准。健壮性:吸收了C/C++语言的优点,但去掉了其影响程序健壮性的部分(如指针、内存的申请与释放等),提供了一个相对安全的内存管理和访问机制。简单性:Java就是C++语法的简化版,我们也可以将Java称之为“C++--”。比如:头文件,指针运算,结构,联合,操作符重载,虚基类等。

JVM的缺点

性能问题:JVM在解释执行Java字节码时,会引入一定的运行时开销,这会影响程序的执行效率。虽然JVM提供了即时编译(JIT)等优化技术,但是在某些场景下,程序的性能仍然无法满足要求。

内存占用问题:JVM需要管理程序的内存分配和回收,这会占用一定的系统资源,特别是堆内存的使用情况经常需要进行调优。此外,JVM对于大型应用程序的启动时间也较长。

安全性问题:JVM虽然具有一定的安全性,但是它也存在一些漏洞和风险。比如,恶意代码可以通过反射机制绕过JVM的访问控制,从而获取系统敏感信息。

异构性问题:JVM在不同的硬件平台和操作系统上可能会表现出不同的性能和特性,这会增加跨平台开发的难度。

调试和诊断问题:由于JVM隐藏了Java代码和底层操作系统之间的细节,所以对于一些复杂的问题,调试和诊断可能会比较困难。

JVM图示:

图片来源:https://www.cnblogs.com/darrenqiao/p/9256565.html

JVM模型图示:

图片来源:二、Jvm内存模型_探索jvm底层之内存模型-CSDN博客

JVM的运行过程

1. 类加载:JVM首先需要加载Java字节码文件,这些文件通常是以.class文件的形式存在。类加载器负责将字节码文件加载到内存中,并进行验证、准备和解析等操作。

2. 字节码解释与执行:JVM将加载到内存中的字节码解释成机器码,并按照指令序列依次执行。JVM提供了一组指令集,用于执行各种操作,比如变量赋值、方法调用、条件判断等。

3. 运行时内存区域管理:JVM将运行时内存划分为不同的区域,包括方法区、堆、栈、程序计数器和本地方法栈等。这些区域分别用于存储类信息、对象实例、方法调用栈、线程指令地址等。

4. 垃圾回收:JVM通过垃圾回收器(Garbage Collector)自动管理内存,回收不再使用的对象,释放内存空间。垃圾回收器会根据一定的策略判断对象是否可回收,并进行相应的回收操作。

5. 异常处理:JVM提供了异常处理机制,当程序中发生异常时,JVM会捕获并处理异常。它会在堆栈中查找适合的异常处理器,执行相应的异常处理代码。

JVM的实现原理包括以下几个关键组成部分:

1. 类加载子系统:负责加载、验证、准备和解析类及其依赖的类。

2. 内存管理子系统:负责管理程序运行时的内存分配和回收,包括堆、栈以及方法区等。

3. 执行引擎:负责解释和执行字节码指令,包括解释执行和即时编译执行两种方式。

4. 运行时数据区域:包括方法区、堆、栈、程序计数器和本地方法栈等,用于存储类信息、对象实例、方法调用栈等数据。

JVM的实现原理是基于规范定义的,不同的JVM实现可以有不同的优化和实现方式,但都需要保证符合Java虚拟机规范。这样,Java程序可以在不同的操作系统和硬件平台上运行,实现了Java的跨平台特性。

5、Java程序开发步骤

注意:

Java语言是一门严格区分大小写的语言

标点符号使用问题

不能用中文符号,英文半角的标点符号

括号问题,成对出现

6、源文件与类名

(1)源文件名是否必须与类名一致?public呢?

如果这个类不是public,那么源文件名可以和类名不一致。但是不便于代码维护。

如果这个类是public,那么要求源文件名必须与类名一致。否则编译报错。

建议:不管是否是public,都与源文件名保持一致,而且一个源文件尽量只写一个类,目的是为了好维护。

(2)一个源文件中是否可以有多个类?public呢?

一个源文件中可以有多个类,编译后会生成多个.class字节码文件。 ​

但是一个源文件只能有一个public的类。

7、Java API 文档

API (Application Programming Interface,应用程序编程接口)是 Java 提供的基本编程接口。

Java语言提供了大量的基础类,因此 Oracle 也为这些基础类提供了相应的说明文档,用于告诉开发者如何使用这些类,以及这些类里包含的方法。大多数Java书籍中的类的介绍都要参照它来完成,它是编程者经常查阅的资料。

Java API文档,即为JDK使用说明书、帮助文档。

下载API文档:

在线看:Overview (Java SE 17 & JDK 17)

离线下载:Java Development Kit 17 Documentation

小结

JDK = JRE + 开发工具集(例如Javac编译工具等)

JRE = JVM + Java SE标准类库

综上所述,Java开发环境是一个包含多个部分的工具集合,Java程序员可以使用这些工具来进行Java应用程序的开发、测试、部署和运行。

参考

文档部分段落引自尚硅谷《Java基础》中的课件与电子教材中的《尚硅谷_宋红康_第01章_Java语言概述》

JVM类加载机制概述 - darrenqiao - 博客园

JVM内存区域划分-CSDN博客

二、Jvm内存模型_探索jvm底层之内存模型-CSDN博客



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