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Java

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Java
編程範型多重范型：面向對象（類別基礎）、結構化、指令式、泛型、反射、並發計算
設計者詹姆斯·高斯林
太陽計算機系統
實作者甲骨文公司 (太陽計算機系統)
面市時間1995年，​29年前​（1995）[1]
當前版本
  • Java SE 23（2024年9月17日；馬棚）
編輯維基數據鏈接
型態系統靜態、安全、強類型、標明類型（英語：Nominal type system）
許可證GNU通用公共許可協議、JCP
文件擴展名.java、.class、.jar
網站www.java.com 編輯維基數據鏈接
主要實作產品
OpenJDK、GCJ、其他
衍生副語言
泛型Java（英語：Generic Java）、Pizza（英語：Pizza (programming language)）
啟發語言
Ada 83、C++、C♯[註 1]、CLU[4]、Eiffel[5]、
Generic Java（英語：Generics in Java）、Lisp[4]、Mesa[6]、Modula-3[7]、Oberon[註 2]、Objective-C[註 3]、Simula 67[4]、Smalltalk[4]、UCSD Pascal[9][10]、Object Pascal[註 4]
影響語言
Ada 2005、BeanShell（英語：BeanShell）、C♯、Clojure、ECMAScript、Groovy、Hack[12]、Haxe、J♯、JavaScript、Kotlin、PHP、Python、Scala、Seed7（英語：Seed7）、Vala

Java是一種廣泛使用的電腦程式設計語言，擁有跨平台、物件導向、泛型程式設計的特性，廣泛應用於企業級Web應用開發和移動應用開發。

任職於昇陽電腦的詹姆斯·高斯林等人於1990年代初開發Java語言的雛形，最初被命名為Oak，目標設定在家用電器等小型系統的程式語言，應用在電視機、電話、鬧鐘、烤麵包機等家用電器的控制和通訊。由於這些智能化家電的市場需求沒有預期的高，昇陽電腦放棄了該項計劃。隨着1990年代網際網路的發展，昇陽電腦看見Oak在網際網路上應用的前景，於是改造了Oak，於1995年5月以Java的名稱正式發布。Java伴隨着互聯網的迅猛發展而發展，逐漸成為重要的網絡編程語言。

Java編程語言的風格十分接近C++語言。繼承了C++語言面向對象技術的核心，捨棄了容易引起錯誤的指標，以參照取代；移除了C++中的運算子重載和多重繼承特性，用接口取代；增加垃圾回收器功能。在Java SE 1.5版本中引入了泛型編程、類型安全的枚舉、不定長參數和自動裝/拆箱特性。昇陽電腦對Java語言的解釋是：「Java編程語言是個簡單、面向對象、分布式、解釋性、健壯、安全、與系統無關、可移植、高性能、多線程和動態的語言」。

Java不同於一般的編譯語言或直譯語言。它首先將源代碼編譯成字節碼，再依賴各種不同平台上的虛擬機來解釋執行字節碼，從而具有「一次編寫，到處運行」的跨平台特性。在早期JVM中，這在一定程度上降低了Java程序的運行效率。但在J2SE1.4.2發布後，Java的執行速度有了大幅提升。

與傳統型態不同，昇陽電腦在推出Java時就將其作為開放的技術。全球的Java開發公司被要求所設計的Java軟件必須兼容。「Java語言靠群體的力量而非公司的力量」是昇陽電腦的口號之一，並獲得了廣大軟件開發商的認同。這與微軟公司所倡導的注重精英和封閉式的模式完全不同，此外，微軟公司後來推出了與之競爭的.NET平台以及模仿Java的C#語言。後來昇陽電腦被甲骨文公司併購[13]，Java也隨之成為甲骨文公司的產品。

目前，行動作業系統Android大部分的代碼採用Java程式設計語言編程。

歷史

早期的Java

Java的發明人詹姆斯·高斯林
Duke，Java語言的吉祥物

語言最開始只是昇陽電腦（Sun MicroSystems）公司在1990年12月開始研究的一個內部項目。昇陽電腦公司的一個叫做帕特里克·諾頓（英語：Patrick Naughton）的工程師被公司自己開發的C++和C語言編譯器搞得焦頭爛額，因為其中的API極其難用。帕特里克決定改用NeXT，同時他也獲得了研究公司的一個叫做「Stealth計劃」的項目的機會。

「Stealth計劃」後來改名為「Green計劃」，詹姆斯·高斯林和麥克·舍林丹（Mike Sheridan）也加入了帕特里克的工作小組。他們和其他幾個工程師一起在加利福尼亞州門羅帕克市沙丘路的一個小工作室裡面研究開發新技術，瞄準下一代智能家電（如微波爐）的程序設計，昇陽電腦預料未來科技將在家用電器領域大顯身手。團隊最初考慮使用C++語言，但是很多成員包括昇陽電腦的首席科學家比爾·喬伊，發現C++和可用的API在某些方面存在很大問題。

工作小組使用的是嵌入式系統，可以用的資源極其有限。很多成員發現C++太複雜以至很多開發者經常錯誤使用。他們發現C++缺少垃圾回收系統，還有可移植的安全性、分佈程序設計、和多執行緒功能。最後，他們想要一種易於移植到各種設備上的平台。

根據可用的資金，喬伊決定開發一種集C語言和Mesa語言大成的新語言，在一份報告上，喬伊把它叫做「未來」，他提議昇陽電腦的工程師應該在C++的基礎上，開發一種物件導向的環境。最初，高斯林試圖修改和擴展C++的功能，他自己稱這種新語言為C++ -- [來源請求]，但是後來他放棄了。他將要創造出一種全新的語言，被他命名為「Oak」（橡樹），以他的辦公室外的橡樹命名。

就像很多開發新技術的秘密工程一樣，工作小組沒日沒夜地工作到了1993年的夏天，他們能夠演示新平台的一部分了，包括Green操作系統，Oak的程序設計語言，類庫及其硬件。最初的嘗試是面向一種類PDA設備，被命名為Star7，這種設備有鮮豔的圖形界面和被稱為「Duke」的智能代理來幫助用戶。1992年12月3日，這台設備進行了展示。

同年11月，Green計劃被轉化成了「FirstPerson有限公司」，一個昇陽電腦的全資子公司，團隊也被重新安排到了帕洛阿爾托。FirstPerson團隊對建造一種高度互動的設備感興趣，當時代華納發佈了一個關於電視機頂盒的徵求提議書時（Request for proposal），FirstPerson改變了他們的目標，作為對徵求意見書的響應，提出了一個機頂盒平台的提議。但是有線電視業界覺得FirstPerson的平台給予用戶過多的控制權，因此FirstPerson的投標敗給了SGI。與3DO公司的另外一筆關於機頂盒的交易也沒有成功，由於他們的平台不能在電視工業產生任何效益，公司被併回昇陽電腦。

Java和「Java」

由於商標搜索顯示Oak已被一家顯示卡製造商註冊。於是同年，Oak被改名為Java。當使用十六進制編輯器打開由Java源代碼編譯出的二進制文件（.class文件）的話，最前面的32位將顯示為CA FE BA BE，即詞組「CAFE BABE」（咖啡屋寶貝）。

Java和互聯網

一套Java編輯器軟體
J2SE環境與CDC的關連
JVM的所在角色
JSPX網頁的概念

1994年6月，在同約翰·蓋吉（英語：John Gage）、詹姆斯·高斯林、比爾·喬伊、帕特里克·諾頓（英語：Patrick Naughton）、韋恩·羅斯因（英語：Wayne Rosing）和埃里克·施密特經歷了一場歷時三天的頭腦風暴後，團隊決定再一次改變努力的目標，這次他們決定將該技術應用於萬維網。他們認為隨着Mosaic瀏覽器的到來，因特網正在向同樣的高度互動的遠景演變，而這一遠景正是他們在有線電視網中看到的。作為原型，帕特里克·諾頓寫了一個小型萬維網瀏覽器，WebRunner，後來改名為HotJava[14]。

1994年10月，HotJava和Java平台為公司高層進行演示。1994年，Java 1.0a版本已經可以提供下載，但是Java和HotJava瀏覽器的第一次公開發布卻是在1995年3月23日SunWorld大會上進行的。昇陽電腦的科學指導約翰·蓋吉宣告Java技術。這個發布是與網景公司的執行副總裁馬克·安德森的驚人發布一起進行的，宣布網景將在其瀏覽器中包含對Java的支持。1996年1月，昇陽電腦成立了Java業務集團，專門開發Java技術。

在流行幾年之後，Java在瀏覽器中的地位被逐步侵蝕。它在簡單交互性動畫方面的用途已經完全被Adobe公司的Flash排擠，2005年Java傾向只被用於雅虎遊戲那樣的更為複雜的應用程序。Java同時遭受到來自微軟的反對，他們決定在新版本的Internet Explorer和Windows中不再附帶Java平台。

與此相反，在萬維網的服務器端和手持設備上，Java變得更加流行。很多網站在後端使用JSP和其他的Java技術。

在桌面系統上，獨立的Java程序還是相對少見。這是因為Java平台的運行開銷較大，而許多人的電腦上沒有安裝Java，由於網絡帶寬在以前較小，下載Java曾經是個耗時的事情。但是隨着計算機計算能力、網絡帶寬在10年中取得了很大的進步，同時虛擬機和編譯器的質量得到了提高，許多應用程序得到了廣泛的使用，包括：

開源軟件
商業軟體

目前Java提供以下三個版本：

Java開放原始碼項目

2006年昇陽電腦在JavaOne公佈Java 開放原始碼項目，並推出OpenJDK計劃[15]。Java虛擬機、Java編譯器和Java類庫以GNU通用公共許可證公開。

版本歷史

主條目：Java版本歷史
  • 1995年5月23日，Java語言誕生
  • 1996年1月，第一個JDK-JDK1.0誕生
  • 1996年4月，10個最主要的操作系統供應商申明將在其產品中嵌入JAVA技術
  • 1996年9月，約8.3萬個網頁應用了JAVA技術來製作
  • 1997年2月18日，JDK1.1發布
  • 1997年4月2日，JavaOne會議召開，參與者逾一萬人，創當時全球同類會議規模之紀錄
  • 1997年9月，JavaDeveloperConnection社區成員超過十萬
  • 1998年2月，JDK1.1被下載超過2,000,000次
  • 1998年12月8日，JAVA2企業平台J2EE發布
  • 1999年6月，昇陽電腦發布Java的三個版本：標準版（J2SE）、企業版（J2EE）和微型版（J2ME）
  • 2000年5月8日，JDK1.3發布
  • 2000年5月29日，JDK1.4發布
  • 2001年6月5日，NOKIA宣布，到2003年將出售1億部支持Java的手機
  • 2001年9月24日，J2EE1.3發布
  • 2002年2月26日，J2SE1.4發布，自此Java的計算能力有了大幅提升
  • 2004年9月30日18:00PM，J2SE1.5發布，成為Java語言發展史上的又一里程碑。為了表示該版本的重要性，J2SE1.5更名為Java SE 5.0
  • 2005年6月，JavaOne大會召開，昇陽電腦公開Java SE 6。此時，Java的各種版本已經更名，以取消其中的數字「2」：J2EE更名為Java EE，J2SE更名為Java SE，J2ME更名為Java ME
  • 2006年12月，昇陽電腦發布JRE6.0
  • 2009年12月，昇陽電腦發布Java EE 6
  • 2010年11月，由於Oracle公司對於Java社群的不友善，因此Apache揚言將退出JCP[16]
  • 2011年7月28日，Oracle公司發佈Java SE 7
  • 2014年3月18日，Oracle公司發布Java SE 8
  • 2017年9月21日，Oracle公司發布Java SE 9
  • 2018年3月21日，Oracle公司發布Java SE 10
  • 2018年9月25日，Oracle公司發布Java SE 11 (LTS)
  • 2019年3月，Oracle公司發布Java SE 12
  • 2019年9月，Oracle公司發布Java SE 13
  • 2020年3月，Oracle公司發布Java SE 14
  • 2020年9月，Oracle公司發布Java SE 15
  • 2021年3月，Oracle公司發布Java SE 16
  • 2021年9月，Oracle公司發布Java SE 17
  • 2022年3月，Oracle公司發布Java SE 18
  • 2022年9月，Oracle公司發布Java SE 19
  • 2023年3月，Oracle公司發布Java SE 20
  • 2023年9月，Oracle公司發布Java SE 21

語言特性

Java之所以被開發，是要達到以下五個目的：

  • 應當使用面向對象程序設計方法學
  • 應當允許同一程序在不同的計算機平台執行
  • 應當包括內建的對計算機網絡的支持
  • 應當被設計成安全地執行遠端代碼
  • 應當易於使用，並借鑑以前那些面向對象語言（如C++）的長處。

Java技術主要分成幾個部分：Java語言、Java執行環境、類庫。一般情況下說Java時並不區分指的是哪個部分。

Java在1.5版本時，做了重大改變，昇陽電腦並1.5版本重新命名為Java 5.0。

面向對象

Java的特點之一就是面向對象，是程序設計方法的一種。「面向對象程序設計語言」的核心之一就是開發者在設計軟件的時候可以使用自定義的類型和關聯操作。代碼和數據的實際集合體叫做「對象」。一個對象可以想象成綁定了很多「行為（代碼）」和「狀態（數據）」的物體。對於數據結構的改變需要和代碼進行通信然後操作，反之亦然。面向對象設計讓大型軟件工程的計劃和設計變得更容易管理，能增強工程的健康度，減少失敗工程的數量。

跨平台性

跨平台性是Java主要的特性之一，跨平台使得用Java語言編寫的程序可以在編譯後不用經過任何更改，就能在任何硬件設備條件下運行。這個特性經常被稱為「一次編譯，到處運行」。

執行Java應用程式必須安裝Java 運行時環境（Java Runtime Environment，JRE），JRE包括Java虛擬機（Java Virtual Machine，JVM），以及Java平台核心類和基礎Java 平台庫。[17]通過JVM才能在電腦系統執行Java應用程序（Java Application），這與.Net Framework的情況一樣，所以電腦上沒有安裝JVM，那麼這些java程序將不能夠執行。

實現跨平台性的方法是大多數編譯器在進行Java語言程序的編碼時候會生成一個用字節碼寫成的「半成品」，這個「半成品」會在Java虛擬機（解釋層）的幫助下運行，虛擬機會把它轉換成當前所處硬件平台的原始代碼。之後，Java虛擬機會打開標準庫，進行數據（圖片、線程和網絡）的存取工作。主要注意的是，儘管已經存在一個進行代碼翻譯的解釋層，有些時候Java的字節碼代碼還是會被JIT編譯器進行二次編譯。

有些編譯器，比如GCJ，可以自動生成原始代碼而不需要解釋層。但是這些編譯器所生成的代碼只能應用於特定平台。並且GCJ目前只支持部分的Java API。

甲骨文公司對於Java的許可是「全兼容的」，這也導致了微軟和昇陽電腦關於微軟的程序不支持RMI和JNI接口、並且增加特性為己所用的法律爭端。昇陽電腦最終贏得了官司，獲得了大約兩千萬美元的賠償，法院強制要求微軟執行昇陽電腦關於Java的許可要求。作為回應，微軟不再在Windows系統中捆綁Java，最新的Windows版本，Windows Vista和Internet Explorer 7.0版本也不再提供對於Java應用程序和控件的支持。但是昇陽電腦和其他使用Java運行時系統的公司在Windows操作系統下對用戶提供無償的第三方插件和程序支持。

Java語言在最開始應用的時候是沒有解釋層的，所有需要編譯的代碼都直接轉換成機器的原始代碼。這樣做雖然使程序獲得了最佳的性能，但是導致程序異常臃腫。從JIT技術開始，Java的程序都經過一次轉換之後才變成機器碼。很多老牌的第三方虛擬機都使用一種叫做「動態編譯」的技術，也就是說虛擬機實時監測和分析程序的運行行為，同時選擇性地對程序所需要的部分進行編譯和優化。所有這些技術都改善了代碼的運行速度，但是又不會讓程序的體積變得失常。

程序的輕便性事實上是軟件編寫很難達到的一個目標，Java雖然成功地實現了「一次編譯，到處運行」，但是由於平台和平台之間的差異，所編寫的程序在轉換代碼的時候難免會出現微小的、不可察覺的錯誤和意外。有些程序員對此非常頭疼，他們嘲笑Java的程序不是「一次編譯，到處運行」，而是「一次編譯，到處調試」。以Java AWT為例，早期Java AWT內提供的按鈕、文字區等均是以電腦系統所預設的樣式而顯示。這令Java程式在有些沒有提供圖案的電腦系統產生錯誤（在Microsoft Windows設有視窗管理員，在一些Linux distribution則沒有）。後來昇陽電腦針對Java AWT一些問題而推出Java Swing。

平台無關性讓Java在服務器端軟件領域非常成功。很多服務器端軟件都使用Java或相關技術建立。

自動垃圾回收（Garbage Collection）

C++語言被用戶詬病的原因之一是大多數C++編譯器不支持垃圾收集機制。通常使用C++編程的時候，程式設計師於程式中初始化對象時，會在主機記憶體堆疊上分配一塊記憶體與位址，當不需要此對象時，進行解構或者刪除的時候再釋放分配的記憶體位址。如果對象是在堆疊上分配的，而程序員又忘記進行刪除，那麼就會造成記憶體洩漏（Memory Leak）。長此以往，程序運行的時候可能會生成很多不清除的垃圾，浪費了不必要的記憶體空間。而且如果同一記憶體地址被刪除兩次的話，程序會變得不穩定，甚至崩潰。因此有經驗的C++程序員都會在刪除之後將指標重置為NULL，然後在刪除之前先判斷指標是否為NULL。

C++中也可以使用「智慧指標」（Smart Pointer）或者使用C++託管擴展編譯器的方法來實現自動化記憶體釋放，智慧指標可以在標準類庫中找到，而C++託管擴展被微軟的Visual C++ 7.0及以上版本所支持。智慧指標的優點是不需引入緩慢的垃圾收集機制，而且可以不考慮線程安全的問題，但是缺點是如果不善使用智慧指標的話，性能有可能不如垃圾收集機制，而且不斷地分配和釋放記憶體可能造成記憶體碎片，需要手動對堆進行壓縮。除此之外，由於智慧指標是一個基於模板的功能，所以沒有經驗的程序員在需要使用多態特性進行自動清理時也可能束手無策。

Java語言則不同，上述的情況被自動垃圾收集功能自動處理。對象的建立和放置都是在記憶體堆疊上面進行的。當一個物件沒有任何引用的時候，Java的自動垃圾收集機制就發揮作用，自動刪除這個物件所佔用的空間，釋放記憶體以避免記憶體洩漏。

注意程式設計師不需要修改finalize方法，自動垃圾收集也會發生作用。但是記憶體洩漏並不是就此避免了，當程序員疏忽大意地忘記解除一個物件不應該有的引用時，記憶體洩漏仍然不可避免。

不同廠商、不同版本的JVM中的記憶體垃圾回收機制並不完全一樣，通常越新版本的記憶體回收機制越快，IBM、BEA、昇陽電腦等等開發JVM的公司都曾宣稱過自己製造出了世界上最快的JVM，JVM性能的世界紀錄也在不斷的被打破並提高。

IBM有一篇有關Java記憶體回收機制比不啟用垃圾收集機制的C++記憶體處理快數倍的技術文章[18]，而著名的Java技術書籍《Java編程思想》（Thinking in Java）也有一段論述Java記憶體及性能達到甚至超過C++的章節[19]。

基本語法

編寫Java程序前應注意以下幾點：

  • 大小寫敏感：Java是大小寫敏感的，這就意味着標識符Hello與hello是不同的。
  • 類名：對於所有的類來說，類名的首字母應該大寫。如果類名由若干單詞組成，那麼每個單詞的首字母應該大寫，例如MyFirstJavaClass。
  • 方法名：所有的方法名都應該以小寫字母開頭。如果方法名含有若干單詞，則後面的每個單詞首字母大寫，例如myFirstJavaMethod。
  • 源文件名：源文件名必須和文件內名字唯一且公開(由public 關鍵詞修飾)的類名相同。當保存文件的時候，你應該使用該類名作為文件名保存（切記Java是大小寫敏感的），文件名的後綴為.java。（如果文件名和類名不相同則會導致編譯錯誤）。
  • 主方法入口：所有的Java程序由public static void main(String[] args)方法開始執行。

Java關鍵字

下面列出了Java關鍵字。這些關鍵字不能用於常量、變量、和任何標識符的名稱。

類別 關鍵字 說明
訪問控制 private 私有的
protected 受保護的
public 公共的
類、方法和變量修飾符 abstract 聲明抽象
class 類
extends 擴充,繼承
final 最終值,不可改變的
implements 實現（接口）
interface 接口
native 本地，原生方法（非Java實現）
new 新,創建
static 靜態
strictfp 嚴格,精準
synchronized 線程,同步
transient 短暫
volatile 易失
程序控制語句 break 跳出循環
case 定義一個值以供switch選擇
continue 繼續
default 默認
do 運行
else 否則
for 循環
if 如果
instanceof 實例
return 返回
switch 根據值選擇執行
while 循環
錯誤處理 assert 斷言表達式是否為真
catch 捕捉異常
finally 有沒有異常都執行
throw 拋出一個異常對象
throws 聲明一個異常可能被拋出
try 捕獲異常
包相關 import 引入
package 包
基本類型 boolean 布爾型
byte 字節型
char 字符型
double 雙精度浮點
float 單精度浮點
int 整型
long 長整型
short 短整型
null 空
變量引用 super 父類,超類
this 本類
void 無返回值
保留關鍵字 goto 是關鍵字，但不能使用
const 是關鍵字，但不能使用
注釋

注釋的作用：標識程序是幹什麼的，以及它是如何構建的。注釋幫助程序員進行相互溝通以及理解程序。注釋不是程序設計語言，所以編譯器編譯程序時忽略它們。

接口和類別

Java自帶了創建接口的類別，可以這樣使用： 

public interface Deleteable {
    void delete();
}

這段代碼的意思是任何實現（implement）Deleteable接口的類別都必須實現delete()方法。每個類別對這個方法的實現可以自行定製。由此概念可以引出很多種使用方法，下面是一個類別的例子： 

public class Fred implements Deleteable {
    // 必須實作Deleteable介面中的delete方法
    @Override 
    public void delete() { 
        // 實作的程式碼
    }
        
    // 這個類別也可以包含其他方法 
    public void doOtherStuff() {

    }
}

在另外一個類別中，可以使用這樣的代碼： 

public void deleteAll（Deleteable [] list）{
    for（int i = 0; i < list.length; i++）{
        list[i].delete();
    }
}

因為隊列中所有的對象都可以使用delete()方法。Deleteable隊列中包含Fred對象的引用，而這個類別和其他Deleteable類別在使用deleteAll()方法時候不需要進行任何改變。

之所以這樣做就是為了在接口的執行和其代碼之間進行區別。舉例來說，一個名叫Collection的接口可以包含任何對象所需要的引入、轉換和存儲數據的方法，其他的類都可以使用這個接口。但是這個接口可以是一個可重定義大小的隊列、一個鍊表或者是其他功能的集合。

這種特性其實是一種折中的辦法。Java的設計者們不想讓Java有多重繼承的特性，因為C++的多重繼承顯示了這種特性的困難。Java的接口功能可以提供同樣的功能，但是又不會很複雜。

應用程序開發接口

在Java語言中，應用程序接口（API）化身成類別，並且分組成為套件。每個包中包含有相關的接口和類。對於不同的平台，Java提供了不同版本的包。API的設定由昇陽電腦和其他公司通過JCP（Java社群程序）決定。任何公司和個人都可以參與這個工程，對API進行設計。2004年，IBM和BEA公司準備聯合對官方的Java開源軟件工程進行支持，但是2005年初，昇陽電腦拒絕了這個支持。

Hello World

主條目：Hello World

下面這個程序顯示「Hello world!」然後結束運行，注意java.lang套件是自動載入的，所以不需要在程式之前加入import java.lang.*; 

class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("hello, world!");
    }
}

關於Java的批評

JavaOne研討會發言紀念戒指，側面刻有昇陽字樣

Java試圖通過新的方式解決軟體編寫的複雜性。很多人認為Java語言做到了它承諾的一切，然而，某些情況下，Java會將簡單問題導向複雜化。儘管Java並不是一門完美的語言，但它的出現確實給大規模軟件協同開發提供了新的思路。

整體性問題

並不是所有的工程和環境需要企業等級的複雜性，比如一個簡單的個人網站或者獨自編程的程式師所寫的程式。這些程式師會發現Java的複雜管理對於自己要做的程式來說過於強大了。一些人覺得Java在物件導向上面做的沒有Ruby和Smalltalk純粹。但是最新出現的用Java實現的語言Groovy解決了這些問題。

作為一種已經建立的新技術，Java顯然綜合了很多語言的特性，比如C++、C語言、Python等等。一些對於Java的評論認為Java的不變性在動搖。

語言問題

有些程式師不喜歡原始類型（primitive type）和類別（class）的分離，尤其是那些曾經使用過Smalltalk和Ruby的程序員。Java的代碼相對於其他的代碼來說過於冗長，這與它的輕便化聲明相違背。此外Java一般也會默認式的自動植入過多的標準庫代碼,導致整體運行會出現緩慢

Java是一種單繼承的語言。這也導致了程式師在試圖使用多重繼承時候的不便，而很多語言都可以使用這個特性。但是Java可以使用介面類，把多重繼承可能導致的風險減少到最小。Java不支持運算符重載，這是為了防止運算符重載使得代碼的功能變得不清晰。但是用Java實現的語言Groovy可以進行運算符重載。過去Java對於文本的操作和其他語言，比如Perl和PHP相比差的較多，但Java在1.4版本時候引入了正則表達式。

至Java 1.7為止，Java語言不支持閉包（closure）和混入（mixin）特性。

Java 1.8加入lambda表達式（Lambda Expressions）[20]。

類庫問題

使用Swing平臺編寫的帶有GUI（圖形用戶介面）的程式和其他原始程式非常不同。選用AWT工具包編寫程式的程式師看到的都是原始介面，而且也無法獲得先進的GUI編程支援，如果使用的話，就要提供每個平臺上面所需的API，這將是一項龐大的工程。Swing則是完全用Java語言所寫的程式，避免了介面元素重複的問題，只使用所有平臺都支持的最基本的繪圖機制。但是很多用戶不知道如何在Java風格和Windows風格之間進行轉換，結果造成了Java程式的介面在很多程式中非常特殊。蘋果電腦已經提供了優化過的Java運行時程式，包含了Mac OS X的經典Aqua介面風格。

在IBM捐贈給Eclipse基金會的SWT界面框架中，用戶會看到熟悉的本地風格界面。但這又引起了不同喜好的開發人員之間的爭論。

性能問題

由於Java編譯器和虛擬機的不同對Java代碼的性能影響比語言本身的影響大的多，所以統一討論Java的程式的性能經常是有誤導性的。據IBM的資料，在同樣的硬體上2001年時的IBM JDK版本的性能是1996年的JDK版本的十倍左右。[21]而即使是在同一時期，不同公司的JDK和JRE的性能也不一樣，比如昇陽電腦、IBM、BEA等公司都有自己開發的JDK和JRE。

Java語言的一些特性不可避免的有額外的性能代價，例如陣列範圍檢查、運行時類型檢查等等。Java程式的性能還會因為不同的動態複雜性和垃圾處理機制使用的多少而各有不同。如果JVM的實現比較優化的話，那麼這些功能甚至可以增加記憶體分配的性能。這和總是使用STL或者託管C++的程式的情況類似。

儘管如此，仍然有許多人認為Java的性能低。這部分歸因於昇陽電腦最初的JVM實現使用未優化的解釋機制來執行位元組碼。一些新版本的JVM使用Just-In-Time（JIT）編譯器，在載入位元組碼的時候將其編譯成針對運行環境的本地代碼來實現一些本地編譯器的優化特性。Just-In-Time機制和本地編譯的性能比較仍舊是一個有爭議的話題。JIT編譯需要很多時間，對於運行時間不長或者代碼很多的大型程式並不適宜。但是不算JIT編譯階段的話，程式的運行性能在很多JVM下可以和本地編譯的程式一爭短長，甚至在一些計算比較密集的數值計算領域也是這樣。目前，Java已經使用更先進的HotSpot技術來代替JIT技術，Java的性能有了更進一步的提升。另外，在使用-server選項運行Java程式時，也可以對Java進行更深入的優化，比如在運行時將調用較多的方法內聯（inline）到程式中來提高運行速度，這就是所謂的「動態優化」，而本地編譯器是無法做到這一點的；這也是一些Java代碼比對應用C/C++等語言編寫的本地代碼運行的更快的原因之一。微軟的.NET平臺也使用JIT編譯器，所以也有類似問題。

Java的設計目的主要是安全性和可攜性，所以對於一些特性，比如對硬體架構和記憶體位址的直接訪問都被去除了。如果需要間接調用這些底層功能的話，就需要使用JNI（Java本地介面）來調用本地代碼，而間接訪問意味著頻繁調用這些特性時性能損失會很大，微軟的.NET平臺也有這樣的問題。所以到目前為止，性能敏感的代碼，例如驅動程式和3D電子遊戲，還是大多使用本地編譯，甚至直接以不直接支援面向對象的C語言或機器碼編寫。但最近已經有了許多用純Java編寫的3D遊戲，其效果與用C語言編寫的不相上下，例如「合金戰士」（英文名：Chrome）。這主要是因為新版的Java 3D技術已經能像C++一樣調用硬體加速，也就是使用顯卡來加速，無論是C++還是Java語言寫的3D遊戲都是使用顯卡及GPU來處理，從而使得CPU可以專注於其他方面的工作。

用途

主條目：Java平臺
桌面GUI應用程序：

Java通過抽象窗口工具包（AWT），Swing和JavaFX等多種方式提供GUI開發。雖然AWT包含許多預先構建的組件，如菜單，按鈕，列表以及眾多第三方組件，但Swing（一個GUI小部件工具包）還提供某些高級組件，如樹，表格，滾動窗格，選項卡式面板和列表。JavaFX是一組圖形和媒體包，提供了Swing互操作性，3D圖形功能和自包含的部署模型，可以快速編寫Java小應用程序和應用程序的腳本。[22]

移動應用程序：

Java Platform，Micro Edition（Java ME或J2ME）是一個跨平台框架，用於構建可在所有Java支持的設備（包括功能手機和智能手機）上運行的應用程序。此外，最受歡迎的移動操作系統之一的Android應用程序通常使用Android軟件開發工具包（SDK）或其他環境在Java中編寫腳本。

嵌入式系統：

從微型芯片到專用計算機的嵌入式系統是執行專門任務的大型機電系統的組件。諸如SIM卡，藍光光盤播放器，公用事業儀表和電視機等多種設備都使用嵌入式Java技術。據甲骨文公司稱，100％的藍光光盤播放器和1.25億台電視設備都採用Java技術。

Web應用程序：

Java通過Servlets，Struts或JSP提供對Web應用程序的支持。編程語言提供的簡單編程和更高的安全性使得大量政府應用程序可用於基於Java的健康，社會安全，教育和保險。Java也可以使用Broadleaf等開源電子商務平台開發電子商務Web應用程序。

分布式系統：

Java更多時候用於構建大型分布式應用, 基於Java的分布式生態非常豐富, 各種成熟的基礎組件幫助Java開發者迅速搭建起分布式系統. 比較著名的分布式框架有: Spring Cloud, Dubbo, ZooKeeper等。

Web服務器和應用程序服務器：

今天的Java生態系統包含多個Java Web服務器和應用程序服務器。雖然Apache Tomcat，Simple，Jo !, Rimfaxe Web服務器（RWS）和Project Jigsaw占據了Web服務器空間，但WebLogic，WebSphere和Jboss EAP在商業應用服務器領域占據重要地位[23]。

企業應用程序：

Java企業版（Java EE）是一種流行的平台，為腳本和運行企業軟件（包括網絡應用程序和Web服務）提供API和運行時環境。甲骨文宣稱Java可以在97％的企業計算機上運行。Java憑藉更高的性能保證和更快的計算能力使得像Murex這樣的高頻交易系統可以被編入腳本中。同時它也是各種銀行應用程序的中樞，它們將Java從前端用戶端運行到後端服務器端。

科學應用：

Java是許多軟件開發人員用於編寫涉及科學計算和數學運算的應用程序的選擇之一。這些程序通常被認為是快速和安全的，具有更高的便攜性和低維護性。像MATLAB這樣的應用程序使用Java來作為交互用戶界面和作為核心系統的一部分。

參見

註釋

  1. ^ Java 5.0的多種新特性（包括foreach循環，自動裝箱、拆箱（英語：Object type (object-oriented programming)#Autoboxing），可變參數函數以及annotations）是在相似的競爭對手C#更新後增加的[2][3]。
  2. ^ Niklaus Wirth stated on a number of public occasions, e.g. in a lecture at the Polytechnic Museum, Moscow in September, 2005 (several independent first-hand accounts in Russian exist, e.g. one with an audio recording: Filippova, Elena. Niklaus Wirth's lecture at the Polytechnic Museum in Moscow. 2005-09-22 [2015-12-22]. （原始內容存檔於2020-12-01）. ), that the Sun Java design team licensed the Oberon compiler sources a number of years prior to the release of Java and examined it: a（relative）compactness, type safety, garbage collection, no multiple inheritance for classes – all these key overall design features are shared by Java and Oberon.
  3. ^ Patrick Naughton cites Objective-C as a strong influence on the design of the Java programming language, stating that notable direct derivatives include Java interfaces（derived from Objective-C's protocol）and primitive wrapper classes.[8]
  4. ^ In the summer of 1996, Sun was designing the Contact Yahoo Support precursor to what is now the event model of the AWT and the JavaBeans TM component architecture. Borland contributed greatly to this process. We looked very carefully at Delphi Object Pascal and built a working prototype of bound method references in order to understand their interaction with the Java programming language and its APIs.[11]

參考文獻

引用

  1. ^ The History of Java Technology. [2012-10-06]. （原始內容存檔於2012-11-06）. 
  2. ^ Java 5 catches up with C#. www.barrycornelius.com. [2006-11-30]. （原始內容存檔於2011-03-19）. 
  3. ^ Lévénez, Éric. Computer Languages History. www.levenez.com. [2006-11-30]. （原始內容存檔於2006-01-07）. 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 Barbara Liskov with John Guttag（英語：John Guttag）. Program Development in Java - Abstraction, Specification, and Object-Oriented Design. USA, Addison Wesley. 2000. ISBN 9780201657685. Java is a successor to a number of languages, including Lisp, Simula67, CLU, and SmallTalk. Java is superficially similar to C and C++ because its syntax is borrowed from them. However, at a deeper level it is very different from these languages. 
  5. ^ Gosling, James; McGilton, Henry. The Java Language Environment. May 1996 [2015-12-22]. （原始內容存檔於2014-05-06）. 
  6. ^ Gosling, James; Joy, Bill; Steele, Guy; and Bracha, Gilad. The Java Language Specification, 2nd Edition. [2013-02-28]. （原始內容存檔於2013-05-12）. 
  7. ^ The A-Z of Programming Languages: Modula-3. Computerworld.com.au. [2010-06-09]. （原始內容存檔於2009-01-05）. 
  8. ^ Java Was Strongly Influenced by Objective-C. cs.gmu.edu. [2013-02-28]. （原始內容存檔於2011-07-13）. 
  9. ^ TechMetrix Research. History of Java (PDF). Java Application Servers Report. 1999 [2015-12-22]. （原始內容 (PDF)存檔於2010-12-29）. The project went ahead under the name "green" and the language was based on an old model of UCSD Pascal, which makes it possible to generate interpretive code 
  10. ^ A Conversation with James Gosling – ACM Queue. Queue.acm.org. 2004-08-31 [2010-06-09]. （原始內容存檔於2015-07-16）. 
  11. ^ White Paper About Microsoft's "Delegates"
  12. ^ Facebook Q&A: Hack brings static typing to PHP world. InfoWorld. 2014-03-26 [2015-01-11]. （原始內容存檔於2015-02-13）. 
  13. ^ Oracle to Buy Sun. web.archive.org. 2009-04-22 [2022-03-18]. 原始內容存檔於2009-04-22. 
  14. ^ Byous, Jon. Java Technology: An Early History (PDF). Sun Microsystems. 1998 [2010-11-24]. （原始內容 (PDF)存檔於2011-07-19）. 
  15. ^ OpenJDK. [2008-09-04]. （原始內容存檔於2009-10-25）. 
  16. ^ Statement by the ASF Board on our participation in the Java Community Process. [2010-11-12]. （原始內容存檔於2020-11-09）. 
  17. ^ 什么是 Java？为何需要 Java？. www.java.com. [2018-04-11]. （原始內容存檔於2020-09-19） （中文（中國大陸））. 
  18. ^ Java理論與實踐：再談Urban性能傳言. [2009-01-19]. （原始內容存檔於2007-08-18）. 
  19. ^ 存档副本. [2008-08-03]. （原始內容存檔於2008-12-10）. 
  20. ^ What's New in JDK 8. www.oracle.com. [2019-05-19]. （原始內容存檔於2020-04-13）. 
  21. ^ 見IBM東京研究院的資料：http://www.is.titech.ac.jp/ppl2004/proceeding （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） s/ishizaki_slides.pdf （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  22. ^ Applications of Java Programming Language. [2018-04-11]. （原始內容存檔於2020-08-04）. 
  23. ^ 存档副本. [2018-04-11]. （原始內容存檔於2020-11-11）. 

來源

外部連結

維基教科書中的相關電子教學：Java

Java官方網站 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

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