大数据开发基础入门与项目实战（一）Java SE之1.初识计算机和Java语言

梦里梦外; 2022-09-05 00:09 20阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  前言
 *  1.计算机的体系结构
 *   *  （1）计算机的基本概念
     *  （2）常见的主要硬件
     *  （3）主要硬件的详解
     *   *  Ⅰ CPU
         *  Ⅱ 内存
         *  Ⅲ 硬盘
         *  Ⅳ 输入输出设备
     *  （4）常见的主要软件
     *  （5）计算机的体系结构
 *  2.Java语言概述
 *   *  （1）计算机语言的发展
     *  （2）Java语言的发展
     *  （3）Java语言的主要版本
 *  3.开发环境的搭建和使用
 *   *  （1）开发环境和工具的下载和安装
     *  （2）安装目录和概念解读
     *  （3）编写Java程序的流程
     *  （4）常见的错误和简化的编译执行
     *  （5）常用的快捷键和注释
     *  （6）环境变量的配置
     *  （7）跨平台原理
 *  总结

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# 前言 #

本文的主题是初识计算机和Java语言，主要包括计算机的体系结构（计算机的基本概念、常见的主要硬件和软件、计算机的体系结构）、Java语言概述（计算机语言的发展、Java语言的发展和Java语言的主要版本）和开发环境的搭建（开发环境的搭建和安装、编写Java程序的流程、环境变量的配置和跨平台原理）等。

# 1.计算机的体系结构 #

## （1）计算机的基本概念 ##

计算机：

*  高级计算
 *  使用广泛

- 游戏

- 追剧

- 结账

- 医疗

- ……

*  组成

- 硬件

客观存在的设备，看得见、摸得着

- 软件

控制硬件完成功能，看得见、摸不着

## （2）常见的主要硬件 ##

*  **中央处理器CPU**
 *  **内存**
 *  **硬盘**  
    存储文件。
 *  输入输出设备
    
     *  键盘
     *  显示器
 *  机箱
 *  电源

## （3）主要硬件的详解 ##

### Ⅰ CPU ###

CPU即中央处理器（Central Processing Unit），是最核心的部件，类似于大脑：

*  是计算机的**运算核心** 和**控制核心**
 *  功能

- 解释计算机指令

- 处理软件数据

品牌包括Intel、AMD、高通的骁龙、华为的麒麟等。

### Ⅱ 内存 ###

Memory，是计算机中的存储部件：

*  功能：

暂存CPU中的运算数据和与硬盘等的交换数据

*  特点

可以直接访问内存数据，效率高

*  缺点

- 容量小

- 不能永久存储，一旦断电会丢失数据

时刻记得`CTRL+S` 进行永久存储。

品牌包括金士顿、三星、海盗船等。

### Ⅲ 硬盘 ###

计算机中的存储部件：

*  特点

- 容量大

- 永久存放数据，断电不丢失

*  缺点

- CPU不能直接访问硬盘数据

*  分类

- 机械硬盘

- SSD固态硬盘

- 速度快

- 不易损坏

品牌包括希捷、西数、金士顿等。

内存和硬盘优缺点互补。

内存中常见单位及其之间的关系如下：

> 1TB = 1024GB  
> 1GB = 1024MB  
> 1MB = 1024KB  
> 1Kb = 1024Byte（字节）  
> 1Byte = 8Bit（二进制位）

### Ⅳ 输入输出设备 ###

*  标准输入设备

键盘

*  标准输出设备

显示器

## （4）常见的主要软件 ##

*  系统软件

操作系统，是其他软件的基础

- Windows

- Unix

付费

- Linux

免费、开源

- iOS

- Android

*  应用软件

装在操作系统之上的软件。

- Office

## （5）计算机的体系结构 ##

![计算机体系结构][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NVRkVFQ1I_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
以上4个部分具有明显的依赖关系，外部是在内部的基础上运转的。

# 2.Java语言概述 #

## （1）计算机语言的发展 ##

语言是人与人之间沟通的主要表达方式；

计算机语言即为人与计算机之间沟通的表达方式。

分类：

*  机器语言

二进制，最初是穿孔卡片。

*  汇编语言

助记符表示机器指令。

*  高级语言

用更简单的方式与计算机进行交流。

- **Java**

- C/C++

- Python

- ……

Java语言占比最高，其次是C、Python、C++、……

## （2）Java语言的发展 ##

Java语言出现于20世纪90年代：

*  单片机系统提高家电智能性
 *  Sun公司发起绿色计划
 *  James Gosling（Java语言之父）考虑过C++，但是不能跨平台
 *  改写C++，看到橡树，命名为oak，爪哇岛的咖啡好喝，因此命名为Java

发展历史：

*  1995年问世
 *  1996年1.0
 *  1999年 1.2（SE、EE、ME）
 *  2011.7 Oracle发布7.0
 *  ……

## （3）Java语言的主要版本 ##

*  Java SE

Standard Edition，Java平台标准版。

- 基础环境和核心类库

*  Java EE

Enterprise Edition，Java平台企业版。

- 构建于Java SE基础上

- 用于构建企业级应用

*  Java ME

走向淘汰

# 3.开发环境的搭建和使用 #

## （1）开发环境和工具的下载和安装 ##

开发环境的下载方式：

*  官网

Java SE 11是LTS（longtime supported）。

- www.sun.com

- www.oracle.com

*  搜索

开发环境的安装方式：

路径不能包含中文。

*  安装包
 *  绿色版

Java开发的常用工具如下：

*  文本编辑器（TE，Text Editor）

- 记事本

- Notepad++

- Edit Plus

- UltraEdit

- ……

*  集成开发环境（IDE，Integrated Development Environment ）

- Jbuilder

- NetBeans

- Eclipse

- MyEclipse

- IDEA

- …

## （2）安装目录和概念解读 ##

Java安装路径主要包含的目录如下：

E:.
    ├─bin
    │  └─server
    ├─conf
    │  ├─management
    │  └─security
    │      └─policy
    │          ├─limited
    │          └─unlimited
    ├─include
    │  └─win32
    │      └─bridge
    ├─jmods
    ├─jre
    │  ├─bin
    │  │  └─server
    │  ├─conf
    │  │  └─security
    │  │      └─policy
    │  │          ├─limited
    │  │          └─unlimited
    │  ├─include
    │  │  └─win32
    │  ├─legal
    │  │  ├─java.base
    │  │  ├─java.datatransfer
    │  │  ├─java.desktop
    │  │  ├─java.prefs
    │  │  └─java.xml
    │  └─lib
    │      ├─security
    │      └─server
    ├─legal
    │  ├─java.base
    │  ├─java.compiler
    │  ├─java.datatransfer
    │  ├─java.desktop
    │  ├─java.instrument
    │  ├─java.logging
    │  ├─java.management
    │  ├─java.management.rmi
    │  ├─java.naming
    │  ├─java.net.http
    │  ├─java.prefs
    │  ├─java.rmi
    │  ├─java.scripting
    │  ├─java.se
    │  ├─java.security.jgss
    │  ├─java.security.sasl
    │  ├─java.smartcardio
    │  ├─java.sql
    │  ├─java.sql.rowset
    │  ├─java.transaction.xa
    │  ├─java.xml
    │  ├─java.xml.crypto
    │  ├─jdk.accessibility
    │  ├─jdk.aot
    │  ├─jdk.attach
    │  ├─jdk.charsets
    │  ├─jdk.compiler
    │  ├─jdk.crypto.cryptoki
    │  ├─jdk.crypto.ec
    │  ├─jdk.crypto.mscapi
    │  ├─jdk.dynalink
    │  ├─jdk.editpad
    │  ├─jdk.hotspot.agent
    │  ├─jdk.httpserver
    │  ├─jdk.internal.ed
    │  ├─jdk.internal.jvmstat
    │  ├─jdk.internal.le
    │  ├─jdk.internal.opt
    │  ├─jdk.internal.vm.ci
    │  ├─jdk.internal.vm.compiler
    │  ├─jdk.internal.vm.compiler.management
    │  ├─jdk.jartool
    │  ├─jdk.javadoc
    │  ├─jdk.jcmd
    │  ├─jdk.jconsole
    │  ├─jdk.jdeps
    │  ├─jdk.jdi
    │  ├─jdk.jdwp.agent
    │  ├─jdk.jfr
    │  ├─jdk.jlink
    │  ├─jdk.jshell
    │  ├─jdk.jsobject
    │  ├─jdk.jstatd
    │  ├─jdk.localedata
    │  ├─jdk.management
    │  ├─jdk.management.agent
    │  ├─jdk.management.jfr
    │  ├─jdk.naming.dns
    │  ├─jdk.naming.rmi
    │  ├─jdk.net
    │  ├─jdk.pack
    │  ├─jdk.rmic
    │  ├─jdk.scripting.nashorn
    │  ├─jdk.scripting.nashorn.shell
    │  ├─jdk.sctp
    │  ├─jdk.security.auth
    │  ├─jdk.security.jgss
    │  ├─jdk.unsupported
    │  ├─jdk.unsupported.desktop
    │  ├─jdk.xml.dom
    │  └─jdk.zipfs
    └─lib
        ├─jfr
        ├─security
        └─server

*  bin目录

可执行文件，包括javac.exe、java.exe等。

*  conf目录

配置文件

*  include目录

.h头文件

*  jmods

模块信息

*  legal

授权文件

*  lib

库，src.zip包含很多子目录。

一些基本概念：

JDK，即Java**开发工具包** （ Java Development Kit），Java开发人士需要下载和安装JDK，目前的主流版本为JDK11。

JRE是Java SE**运行时环境** （Java SE Runtime Environment），提供了运行Java应用程序所必须的软件环境等。无论是开发还是运行Java应用都必须安装。

前面的bin目录下有两个可执行文件：

*  javac.exe

编译器，主要用于将高级Java源代码翻译成字节码文件。

*  java.exe

解释器，主要用于启动JVM对字节码文件进行解释并执行。

其中，JDK、JRE、JVM之间的关系如下：

\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-azNf2l5g-1629031393221)(image/image.png)\]

可以看到三者之间是相互包含的关系。

## （3）编写Java程序的流程 ##

开始阶段使用TE编写，来掌握基本的语法和编码技巧，同时熟悉指法。

代码如下：

/*
     * 项目名称：第一个Java程序
     * 项目功能：打印hello world
     * 作    者：Corley
     * 版    本：V1.0
     * 所 有 者：XXX
     * 备    注：TEST
     */
     
     public class HelloWorld /*类名*/ { /*类体*/
      
      public static void main /*主方法名*/ (String[] args) { /*主方法体*/
        
        System.out.println("Hello World!");
        
      }
     }

执行`javac HelloWorld.java` ，生成字节码文件HelloWorld.class，该文件直接打开会显示乱码；

执行`java HelloWorld` ，进行解释执行，打印如下：

Hello World!

执行流程示意如下：  
![Java程序执行流程][Java]

## （4）常见的错误和简化的编译执行 ##

常见的错误：

1.  需要class, interface或enum

入口关键字拼写出现错误，例如`class` 写成`clas`

1.  找不到符号

字母大小写、拼写错误，例如类型`String`写成`string`

1.  需要’;’

一行结束时未加分号，需要注意使用英文的分号`;`

1.  非法字符: ‘\\uxxxx’

使用了中文符号。例如使用了中文的分号，就会报错`非法字符: '\uff1b'`

1.  mian

在类 中找不到 main 方法, 请将 main 方法定义为:

Java11新特性-**简化的编译运行** ：

在Java11中可以将编译运行的两步直接省为1步，即`java HelloWorld.java` ，此时就会自动先编译、再解释执行。

需要保证当前目录下不含有字节码文件，否则会报错。

## （5）常用的快捷键和注释 ##

Windows下常用的快捷键如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>快捷键</th> 
   <th>含义</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>CTRL+s</td> 
   <td>保存</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>CTRL+c</td> 
   <td>复制</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>CTRL+v</td> 
   <td>粘贴</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>CTRL+a</td> 
   <td>全选</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>CTRL+x</td> 
   <td>剪切</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>CTRL+z</td> 
   <td>撤销</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>CTRL+f</td> 
   <td>搜索</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>CTRL+Shift</td> 
   <td>切换输入法，使用Shift进行中英文切换</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Windows+d</td> 
   <td>回到桌面</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Windows+e</td> 
   <td>打开计算机</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Windows+l</td> 
   <td>锁屏</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Windows+r</td> 
   <td>打开运行，输入cmd后回车就会启动dos窗口</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Windows+Tab</td> 
   <td>切换任务</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>CTRL+Alt+Delete</td> 
   <td>启动任务管理器</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

注释是用于进行代码说明的，即给程序员看的文字描述，编译器会忽略。

分类：

*  单行注释

以`//` 开始，到本行结束，都是注释。

*  多行注释

从`/*`开始，到`*/`结束，中间所有行都是注释。

多行注释不允许嵌套。

*  多行/文档注释

从`/**`开始，到`*/`结束，是一种支持提取的注释。

## （6）环境变量的配置 ##

前面可以直接执行`javac xxx.java` 、`java xxx` 等可以直接执行，是因为将JDK的安装目录下的bin目录添加到了环境变量，如果不添加环境变量则会报错`'abc' 不是内部或外部命令，也不是可运行的程序或批处理文件。` 。

为了将可以执行文件可以在任意路径中均可以使用，需要将该文件所在的路径信息添加到环境变量中，例如`E:\Java\jdk-11.0.2\bin`，Windows 10添加示意如下：

![环境变量配置][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NVRkVFQ1I_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

说明：

1.  如果同时添加了多个JDK的bin路径，则会从前到后遍历配置的环境变量、使用找到的第一个路径对应的JDK。
2.  配置环境变量后需要**重启DOS窗口** ，才能生效。
3.  考虑到可能需要更新JDK，则可以配置`JAVA_HOME`系统变量，再修改Path的路径，有2个好处：

- 如果以后需要更新JDK版本，只需要修改JAVA\_HOME变量即可；

- Java EE也会用到JAVA\_HOME变量，为后面的使用做准备。

具体过程可参考[https://blog.csdn.net/bf4457/article/details/114535466][https_blog.csdn.net_bf4457_article_details_114535466]。

## （7）跨平台原理 ##

Java相对于C、C++的一个重要特点是**支持跨平台** ，也就是相同的字节码文件可以在不同的平台上执行，其中起重要作用的就是JVM：JVM将Java字节码翻译为某个具体平台能够执行的机器指令，由于Sun定义了JVM规范，而且不同的操作系统大多提供了JVM实现，才使得相同的一个字节码文件可以在不同的系统上运行，从而实现了“一次编译、到处使用”的效果。

如下图所示：

![JVM跨平台原理][JVM]

# 总结 #

大数据开发的基础是Java，因此必须要先掌握计算机的基础原理和基本的Java开发功底，为大数据开发打牢基础。  
同时，本文只是知识文档的部分内容，如果要获取更完整的文档，可以私信交流。

[wolai -]: https://www.wolai.com/
[https_www.wolai.com_signup_invitation_SWEW7UI]: https://www.wolai.com/signup?invitation=SWEW7UI
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[Java]: /images/20220829/873dcebabb4c41edae8915cc5c463f35.png
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[https_blog.csdn.net_bf4457_article_details_114535466]: https://blog.csdn.net/bf4457/article/details/114535466
[JVM]: /images/20220829/d358551db84d4ae88452f1f44f90aad8.png