# 第一章：走进 Java

# java 能够得到广泛认可的原因（优点）

① 摆脱硬件平台束缚，“一次编写，到处运行”；

② 提供了一个相对安全的内存管理和访问机制，避免了绝大部分的内存泄漏和指针越界问题；

③ 实现了热点代码检测和运行时编译及优化，使得 java 应用能够随着时间增加而获得更高的性能；

④ 有一套完善的应用程序接口，还有无数商业机构和开源社区和第三方类库来帮助实现各种功能；

# java 技术体系包含以下几点

① java 程序设计语言（广义上讲，Clojure，JRuby，Groovy 等运行于 java 虚拟机上的语言及其相关的程序都属于 java 技术体系中的一员）；

② 各种硬件平台上的 java 虚拟机；

③ Class 文件格式；

④ Java API 类库；

⑤ 来自商业机构和开源社区的第三方 java 类库；

# JDK 和 JRE

① 我们可以把 java 程序设计语言，java 虚拟机，java API 类库这三部分统称为 JDK，JDK 是用于支持 java 程序开发的最小环境；

② 可以把 java API 类库中的 java SE API 子集和 java 虚拟机这两部分统称为 JRE，JRE 是支持 java 程序运行的标准环境；

# 按照 java 技术关注的重点业务领域来划分，java 技术体系可以分为 4 个平台

① java Card：支持一些 java 小程序（Applets）运行在小内存设备（如智能卡）上的平台；

② java ME：适用移动终端平台，对 java API 有所精简，并加入针对移动终端的支持，以前叫 j2me；

③ java SE：支持桌面级应用的 java 平台，以前叫 j2se；

④ java EE：支持使用多层架构的企业应用（如 ERP，CRM 应用）的 java 平台，除了 java se api 外还有大量的扩充，以前叫 j2ee；

# java 发展历程

① 1995-5-23，Oak to Java；

② 1996-1-23，Java1.0；

③ 1997-2-18，Java1.1；

④ 1998-12-4，J2SE1.2，“playground”；

⑤ 2000-5-8，J2SE1.3，“Kestrel”；

⑥ 2002-2-13，J2SE1.4，“Merlin”；

⑦ 2004-9-29，JavaSE5，“tiger”；

⑧ 2006-12-11，JavaSE6，“Mustang”；

⑨ 2011-7-28，JavaSE7，“Dolphin”；

⑩ 2014-3-8，JavaSE8；

# JDK1.1 版本代表技术

① Jar 文件格式；

② JDBC；

③ Java Beans；

④ RMI（java 远程方法调用）

# JDK1.2 特点

① 技术体系拆分：J2SE，J2EE，J2ME；

② 新技术：EJB，Java Plug-in（插件），Java IDL（接口定义语言），Swing；

③ 虚拟机第一次内置 JIT 编译器（1.2 曾并存三个虚拟机，Classic VM（只能以外挂形式使用，不含 JIT），HotSpot VM - 这之后各个 java 版本使用的默认虚拟机，Exact VM（Solaris-UNIX 系统之一平台出现过））；

④ API 级别：strictfp 关键字，Collections 集合类；

# JDK1.3 特点

① 类库：添加数学运算和新的 Timer API 类库；

② 平台级服务提供：JNDI（之前 JNDI 只是一个扩展）；

③ RMI：使用 CORBA IIOP 实现；

④ Java 2D API；

⑤ Java Sound 类库；

# JDK1.4 特点（同年.net 发布）

① 正则表达式，异常链，NIO，日志类，XML 解析器，XSLT 转换器等

# JDK1.5 特点

① 自动装箱，泛型，动态注解，美剧，可变长参数，遍历循环（foreach 循环）等

② 改进内存模型（Java Memory Model，JMM）；

③ 提供并发包，java.util.concurrent；

# JDK1.6 特点（同年决定将 java 开源，OpenJDK 出现，这之后便出现 Sun 收购案，08 经济危机等等）

① 命名方式：启用 Java SE 6，Java EE 6，Java Me 6（之前类似 J2SE）；

② 提供动态语言支持（通过内置 Mozilla Javascript Rhino 引擎实现）；

③ 提供编译 API 和微型 HTTP 服务器 API 等；

④ 对虚拟机内部改进：锁与同步，垃圾回收，类加载等方面算法；

# JDK1.7 特点（原计划）

① Lambda 项目（未实现，Lambda 表达式，函数式编程）；

② Jigsaw 项目（未实现，Oracle 收购后准备在 1.8 版本实现，但后来又宣布无法完成，推迟到 1.9 版本实现）；

③ 动态语言支持；

④ GarbageFirst 收集器；

⑤ Coin 项目（语言细节进化）

⑥ 提供新的 G1 收集器（12 年 update 4 中才转成正式），加强对 java 语言的调用支持（Jsr-292，至今没有完全实现定型），升级类加载架构等

# JDK1.8 特点

① 加入闭包（Lambda Expressions）；

② Lambda 表达式，函数式编程；

③ 接口扩展；

# Sun Classic/Exact VM

① 世界第一款商用 Java 虚拟机，96 年 JDK1.0 版本使用，纯解释器方式来执行 java 代码，如使用 JIT 需要使用 sun 提供的外挂编译器，已被取代；1.3 版本备用，1.4 版本彻底退出历史舞台；

# Sun HotSpot VM

① 目前使用范围最广，收购的（收购公司 Longview）；

② 一开始就是准确式 GC；

③ 热点探测，通过执行计数器找出最具有编译价值的代码，然后通知 jit 编译器一方法为单位进行编译，如果方法中有效循环次数很多，将会分别出发标准编译和 OSR（栈上替换）编译动作；

④ 08 年 oracle 收购 BEA 公司和 Sun 公司，这样同时拥有两款优秀的 java 虚拟机：JRockit 和 HotSpot，并宣布在不久的将来进行整合，整合方式大概是在 HotSpot 基础上，移植 JRockit 优秀的特性（如垃圾回收与 MissionControl 服务）

# Sun Mobile-Embedded VM/Meta-Circular VM

① KVM：android，ios 出现前手机平台使用；

② CDC/CLDC HotSpot Implementation：希望在手机，电子书，pda 等设备上建立统一的 Java 编程接口，但不乐观；

③ Squawk VM：运行于 Sun SPOT（一种手持的 wifi 设备），也曾运用于 java Card；

④ JavaInJava，实验性质的虚拟机；

⑤ Maxine VM：同 JavaInJava 性质；

# BEA JRockit

① 号称 “世界上速度最快的 java 虚拟机”，不太关注程序启动速度，因此不包含解析器实现，全部代码都靠编译器编译后执行；

② 垃圾收集器和 MissionControl 服务套件世界领先；

# IBM J9 VM

① 由 IBM Ottawa 实验室一个名为 SmallTalk 的虚拟机发展而来；

② 主要市场：和 IBM 产品（如 IBM WebSphere 等）搭配以及在 IBM AIX 和 z/OS 这些平台部署 java 应用；

# Azul VM 和 BEA Liquid VM

① 特定硬件平台的专有虚拟机；

② 前者运行于 Vega 系统，后者即现在的 JRockit VE，运行在自家 Hypervisor 系统上；

# Apache Harmony/Google Android Dalvik VM

① 只能称虚拟机，而不是 java 虚拟机

② Harmony 没有通过 TCK 认证（如果一个公司要宣布自己的运行平台 “兼容于 java 语言”，那就必须通过 TCK 兼容性测试，Apache 基金会曾一直要求 Sun 公司提供 TCK 的使用权限，但一直遭到拒绝，知道被 oracle 收购后，关系越来越僵，导致 Apache 愤然退出 JCP 组织，这是 java 社区最严重的一次 “分裂”，后来 OpenJdk 发布，其优势被削弱）

③ Dalvik 并不是一个 java 虚拟机，没有遵循 java 虚拟机规范，不能直接执行 java 的 class 文件，使用的是寄存器架构而不是 jvm 中常见的栈架构，但又与 java 有关系，他执行的 dex 文件是由 class 文件转化而来，使用 java 语法编写应用程序，可以使用大部分 java API；

# Microsoft JVM

① 微软为了在 IE3 支持 java Applets 应用而开发的 java 虚拟机，只有 windows 平台；

② Sun 控告微软侵权，赔偿 10 亿美金，然而当 windows xp sp3 中将 java 虚拟机抹去时，Sun 又希望微软不要这么做（很有讽刺性），这使得微软对 java 技术的热情消失，转为.net；

# java 模块化 - OSGI 技术

① java1.6，1.7 提出的模块化规范都没有通过，相对而言其主导权在 IBM 公司；

② 但其宣布将在 OpenJdk 中建立一个名为 Jigsaw（拼图）的子项目来推动这个规范在 java 平台转为具体的实现（好吧，这个不得不等到 java9，一直处于劣势地位）；

# 混合语言

① 背景：java 平台上多语言混合编程正成为主流，每个层使用不同语言

② 朝多语言虚拟机转变

# 多核并行

① 1.5 的 concurrent 并发包是一个粗粒度的并发框架，而 1.7 的 java.util.concurrent.forkjoin 包则是一个重要扩充；

② Fork/Join 模式是处理并行编程的一个经典方法；

③ java8 中 Lambda 支持，添加函数式编程，函数式编程一个重要优点就是这样的程序天然地适合并行运行；

④ 目前显卡的算术运算能力，并行能力已经远远超过 CPU，在图形领域发掘显卡潜力是近些年计算机发展方向之一，如 C 语言的 CUDA，Java 则是 OpenJDK 中的子项目 Sumatra 项目（提供了使用 GPU 和 APU 运算能力的工具）；

⑤ JDK 外围，如 Apache 的 Hadoop Map/Reduce 这些为了满足并行计算需求的并行框架，能狗运行在上千个商用服务器组成的大型集群上，并且能以一种可靠的容错方式并行处理 TB 级别的数据集；

⑥ 另外也出现了诸如 Scala，Clojure 及 Erlang 等天生就具备并行计算能力的语言；

# 进一步丰富语法

① java5：自动装箱，泛型，动态注解，枚举，可变长参数，遍历循环等语法

② java7 进一步扩充（有些推到 java8）

③ OpenJDK 中建立的 Coin 子项目：统一处理 java 语法的细节修改，如二进制原生支持，在 switch 语法中使用字符串，“<>” 操作符，异常处理的改进，简化变长参数方法的调用，面向资源的 try-catch-finally 语句等；

④ 除了 Coin 项目外，在 JSR-335 中定义的 Lambda 表达式也是；

# 64 位虚拟机

① java 运行于 64 位虚拟机需要额外代价：内存消耗过多（由于指针膨胀和各种数据类型对其补白的原因），通常比 32 位系统额外增加 10%-30% 内存消耗

② 运行速度几乎去那面落后于 32 位虚拟机，15% 左右性能差距；

③ java ee 方面企业经常需要超过 4G 的内存，对 64 位虚拟机需求迫切，但由于上述原因，很多都选择使用虚拟机集群等方式继续在 32 位虚拟机中进行部署；

③ JDK1.6 提供普通对象指针压缩功能（-XX：+UseCompressedOops），但是维持指针压缩会增加执行代码行数，很多方面都会受到影响；

# 自己编译 JDK

这个感觉比较复杂，要深入了解 JDK 源码，暂且略过吧