【Java】从Oak到互联网巨头 — Java 的演进与应用

一、前言

计算机语言的演进从低级机器语言到高级面向对象语言反映了计算机编程的发展。本文将探讨计算机语言的发展历史以及重点介绍Java，一门广泛应用于不同领域的编程语言。

二、内容

2.1 计算机语言的发展迭代史

计算机语言的发展经历了多个阶段：

0. 第一代：机器语言

   • 机器语言是计算机的底层语言，由二进制代码表示，对应于计算机的硬件指令。
   • 编写机器语言程序非常复杂，需要深入了解硬件结构和指令集，因此编程繁琐且容易出错。

1. 第二代：汇编语言

   • 汇编语言出现以简化编程，使用助记符号代替了机器语言中的二进制指令。
   • 汇编语言相对于机器语言更容易理解，但仍然需要处理底层硬件的细节。

2. 第三代：高级语言

   • 高级语言是相对于机器语言和汇编语言而言的，更接近人类日常语言，使程序逻辑更直观表达。

   • 高级语言分为面向过程和面向对象两种类型，每种类型适用于不同类型的问题解决：

     • 面向过程语言（如C、Pascal、Fortran）强调程序的过程和流程，适合解决简单、直线性的问题。
     • 面向对象语言（如Java、C++、JavaScript、Python）将数据和操作数据的方法封装在一起，更符合现实世界的抽象，适合处理复杂、对象之间关系较多的问题。

这三代语言的发展反映了计算机编程的演进，从低级的机器语言到更高级的高级语言，使编程变得更加容易、直观和抽象。

2.2 Java 概述

什么是 Java 呢？

看下面这段定义：

Java是一门面向对象的编程语言，不仅吸收了C++语言的各种优点，还摒弃了C++里难以理解的多继承、指针等概念，因此Java语言具有功能强大和简单易用两个特征。Java语言作为静态面向对象编程语言的代表，极好地实现了面向对象理论，允许程序员以优雅的思维方式进行复杂的编程。 ------ 百度百科

也就是说，Java 就是一门面向对象的编程语言，它有着独特的特点和优势：

• 面向对象性 ：Java是一门面向对象的编程语言，面向对象，指的是以对象为中心来组织和设计程序。它将数据和操作数据的方法封装在一起，通过类和对象的方式来描述现实世界的抽象。面向对象编程有三大特征：封装、继承和多态，这使得Java代码更易于维护、扩展和重用。
• 健壮性 ：Java在设计上避免了C语言中容易引起错误的因素，如指针。Java引入了自动的垃圾回收机制，可以自动管理内存，避免了内存泄漏和空指针异常等问题。虽然Java健壮性很好，但在编写代码时仍需注意避免可能的内存溢出等问题。
• 跨平台性 ：Java具有 "write once, run anywhere" 的特性，一次编译后的Java程序可以在多个平台上运行。这得益于Java虚拟机（JVM），它在不同操作系统上实现了对Java程序的统一运行环境，使得Java成为一种高度可移植的语言。

2.3 Java发展史

Java，这门广泛应用的编程语言，是由SUN公司的James Gosling（Java之父）及其团队在1991年研发的。其诞生故事可谓充满曲折。最初，Java的项目名为Oak（橡树），意味着要打造一门能够在各种消费类电子设备（比如家用电器）中运行的编程语言。然而，Oak并没有迎来市场的热烈反应，因为当时的技术并未准备好，无法实现跨设备的兼容性。

然而，在20世纪90年代互联网的蓬勃发展中，Java找到了自己的用武之地。SUN公司认识到Java可以用于构建互联网上的应用，于是在1995年将它正式更名为Java，即印尼爪哇岛的英文名称。这一命名灵感来自于岛上著名的咖啡产业。

Java的崛起和成功可以追溯到它在Web应用程序开发方面的应用。随着互联网的普及，Java成为了创建跨平台、高性能、安全的Web应用程序的首选语言。它的平台独立性、安全性、可移植性等特点，使得它在互联网领域蓬勃发展。Java逐渐成为一种重要的Web开发语言，见证了互联网的快速发展过程。

如今，Java不仅仅是一门编程语言，它构建了一个庞大的技术生态系统，包括Java Development Kit（JDK）、Java Virtual Machine（JVM）、Java Runtime Environment（JRE）等。这三者之间有着紧密的关系，为Java程序的开发、编译和运行提供了支持。

• JDK（Java Development Kit） 是Java开发工具包，它包含了Java语言本身，Java虚拟机（JVM），以及Java类库。JDK是开发Java应用程序的基础，提供了编写、编译和调试Java代码所需的工具。JDK版本变更信息可查看 JDK Release Notes (oracle.com)
• JVM（Java Virtual Machine） 是Java虚拟机，它是运行Java程序的关键组件。JVM能够在不同的操作系统上执行已编译的Java字节码文件，实现了Java的平台独立性。它充当了Java应用程序和底层操作系统之间的桥梁，负责执行Java代码。
• JRE（Java Runtime Environment） 是Java运行时环境，它包含了JavaSE（Java Platform, Standard Edition）中的核心类库API和Java虚拟机（JVM）。JRE用于在用户的计算机上运行Java应用程序，它提供了Java程序所需的运行时支持。

2.4 Java语言应用的领域

Java语言广泛应用于多个领域：

• Java Web开发 ：Java在后台开发方面应用广泛，许多网站的后台服务都是使用Java编写的。Java提供了强大的Web开发框架，如Spring、Spring Boot和JavaServer Pages（JSP）等，使得开发者能够快速构建稳健的Web应用程序。
• 大数据开发 ：Java在大数据领域也有着广泛的应用，例如Hadoop和Spark等大数据处理框架。Java的跨平台特性和高性能使得它成为处理海量数据的优选语言之一。
• Android应用程序开发 ：Java是Android应用程序开发的主要语言，Android平台使用Java语言作为应用程序的开发语言。通过Java，开发者可以创建功能丰富的Android应用，覆盖了手机、平板电脑和其他移动设备市场。

2.5 JavaWeb

Java在Web开发领域有着丰富的历史和持续的发展。其中使用最为广泛的便是 JavaEE ，即Java Platform, Enterprise Edition。JavaEE是Java在企业级应用开发领域的标准。它定义了一系列核心技术规范，如JDBC、JNDI、EJB、Servlet、JSP、JMS等，为构建大型企业级应用提供了基础。

在JavaEE的基础上，出现了一些重要的框架和技术，如EJB、JPA、Servlet、JSP等。这些框架和规范为企业级应用提供了强大的功能，但有时也被认为过于复杂和笨重。

Spring框架 的出现改变了Java Web开发的格局。它简化了Java企业应用的开发，提供了强大的依赖注入和面向切面编程的功能，使得开发者能够更轻松地构建可维护和扩展的应用。Spring生态系统包括Spring Boot、Spring Cloud等，它们进一步促进了微服务和云原生应用的发展。

目前，Java Web开发领域的发展趋势是朝着微服务架构迈进。微服务架构使得应用可以分为小的、相互独立的服务，每个服务都有自己的数据存储和业务逻辑。Spring Cloud等框架提供了支持微服务架构的工具和库。

另外，介绍一下两个技术：云原生开发 ，一种将应用程序设计和构建以在云环境中进行部署和运行的方法。Serverless计算 ，一种无服务器架构，它允许开发者构建和运行应用程序而无需关心底层服务器管理。Java Web开发也在朝着云原生和Serverless方向发展，如Spring Native、Spring WebFlux、RedHat Quarkus等技术。

三、总结

Java作为一门面向对象的编程语言，在Web开发、大数据和Android应用开发等领域广泛应用。Java的发展历程丰富多彩，从互联网时代崛起到构建了庞大的技术生态系统。Java Web开发也在不断演进，以满足不同的需求和趋势。在未来， Java 会继续在计算机科学领域发挥着重要作用，为开发者提供了强大的工具和框架。