01 为什么要学习Java

因为热门。这是对于为什么要学习Java的非常热门的一种回答，当然，可能没那么直白。也许在很多人眼里，2020年还问为什么要学习Java，这个问题本身就很奇怪。

当前Java流行到了什么地步呢？看编程语言排行榜的前三名。不过看的不是Java是否在前三甲之内，而是将Java作为一个重要的指标，判断这个排行榜有没有参考价值。Java就是这么豪横。

如果要说原因，原因之一就是热门。对于编程语言来说，热门非常重要，应该说，一门编程语言的热门程度和重要程度，是互为因果、相互促进的两个因素。我想很多同学应该和我一样，在刚接触编程语言的时候，总想找一门“厉害”的编程语言来学，总爱问这门语言好不好，或者这两门语言哪个好。就好比我们想成为武林高手，总想在正式练武之前，搞清楚哪家才是最高的武林绝学。

不过，至少在编程语言这一方面，情况与武侠世界略有不同。对于什么才是最好的编程语言，哪款才是最好的编程语言之类的问题，大家很爱讨论，但同时也很难有一致的结果。就我个人来说，热门是评判编程语言“好”或者“不好”的一项很重要的指标。值得学的编程语言，本身应该是一款热门的语音。

没错，编程语言和网络游戏有个地方很像，热门可能比游戏本身更为重要。用的人多，对编程语言来说，这本身就是一种“厉害”。

这么说好像很浅薄，但请仔细想一下，学编程的最终目的不是学会编程，而是能够通过编程解决问题。那热门的编程语言有什么好处呢？用的人多，开发出来的各种趁手工具就多，也就是“库多”，更重要的是，用的人足够多了，你着急想要解决的问题，可能前面已经有人遇到并且解决了，已经有了很好用的库，那么，本来可能需要你费力写一堆代码才能解决的问题，现在只需要简单调用一下就可以完成，解决问题的成本一下降到了几乎可以忽略不计。这就是为什么有些库用起来会非常爽，甚至让人感觉有点相见恨晚。

同时，这也是个正向循环。解决问题的成本低，所以会有更多的人愿意选择用这门语言解决问题，贡献出更多解决各类问题的库。这个就是编程语言的所谓生态环境，很多初学者感觉到很奇怪，为什么现在的公司都放着各种崭新的编程语言不用，非要用一些“爷爷级”的编程语言，其中项目的延续性是很重要的一部分原因，但同样也有生态环境的考虑，最起码的是，你要选用某个编程语言做项目，首先你得在人才市场上招到足够的开发人员吧。

那么回到Java，现在软件开发大量使用Java，Web后端服务、Android移动应用等等能够容纳大量开发人员的项目，第一选择、甚至唯一选择就是Java。Java热门，所以整个软件开发行业十分依赖Java，而又正因行业依赖Java，所以Java十分热门。因此，不管你出于什么目的学习编程语言，追求技术也好，追求就业也好，Java就算不是排在你的学习列表的第一位，也一定是个“虽迟但到”的角色。

02 面向对象革命

不过，这还远不是全部的答案。

Java也不是从诞生就热门的，下面聊聊Java尚未热门的阶段。那么问题来了：Java是依靠什么，能够最终犁庭扫穴，最终成为一门热门的编程语言呢？

这就要从编程语言史上的一次具有划时代意义的革命，面向对象革命说起了。什么是面向对象呢？先说下“双十一”：双十一在成为全民狂欢的购物节之前，只是一个供单身人士流泪的小众节日。在程序员的社交圈里子，双十一经常会发生以下对白：

“祝你节日快乐！快祝我也节日快乐。”

“对不起，我不过节了。”

“什么！你居然能有对象？你这个冒牌程序员!”

“你才是冒牌程序员，不过是区区对象，只要new一下要多少有多少。”

这是个程序员才能看懂的梗，这个梗就是来自于面向对象编程（OOP，Object Oriented Programming）。对于Java来说，面向对象至关重要，随便翻开一本介绍Java的编程语言教材，作者一定会选择在最为显著的位置，大张旗鼓介绍面向对象编程。可以说，当年寂寂无名的Java最终能够逆势崛起，靠的正是面向对象编程。可能你说不对，当时面向对象编程可是有好几家，其中有一家还是很有精神的C++老大哥，为什么最终是Java笑到了最后呢？答案是：纯粹。C++虽然是面向对象编程，但选择了“和稀泥”，而Java这边则立了一个当时来看很极端的人设，叫“众生皆对象”，100%纯面向对象编程语言，最终顺应编程发展的新潮流，赢下了更多的市场。

现在面向对象早已成了业界标配，以至于许多新学者将面向对象当作编程语言理所应当的组成部分。介绍面向对象编程的教程，更愿意把章节安排给名词介绍，诸如什么是继承、什么是多态、什么是类、以及前所说的什么是对象。这些当然都是面向对象编程中的重要元素，但是，光知道这些名词，很难反推为什么现代软件开发中需要这些名词。

其实，面向对象编程作为一种编程思想，经历了漫长而曲折的发展，与其说是Java最终占据了软件开发的主流，不如说是面向对象编程思想最终占据了主流。在此之前，人们普遍采用的是另一种编程方法，称为“面向过程编程，这种方法更为符合程序员的直觉，使用非常广，而面向对象革命，革命的对象就是面向过程。要讲清楚面向对象编程为什么重要，首先就要从什么是面向过程编程讲起。

我一直怀疑，“面向过程编程”这个拗口的术语，是研究人员在发明了面向对象编程思想以后，为了进行对比和区别，才专门设计出来的。“过程”这个词太过于笼统暧昧，很难单从字面意思上推断它想表达的意思，很多教程对此也含糊不清。按我的理解，面向过程编程其实我们小时候玩的填空游戏非常相似：我们手头上有三样东西，一堆数字、几枚运算符和一个结果，现在我们要做的就是找到一个顺序，将这堆数字和运算符按顺序拼接起来，使得最终的运算结果和给定的结果一致。这个顺序，就是所谓的“过程”。

可以看出，面向过程的编程方式，是要求我们以CPU的视角看待问题，从哪里读入数据、存入什么数据结构、经过哪些运算、调用哪些函数，我们需要苦思冥想，找到一个合适的顺序将这些组合起来依次执行，最终得到想要的结果。

我相信，大多数人学习编程，都是从面向过程的编程方法开始的。现在有很多的趣味编程游戏，给出各种数值和运算模块，你只要做的就是将它们组合起来，输出目标数值，就能通关得分，这类游戏背后就是典型的面向过程编程思想。这就是为什么我说，面向过程编程更符合程序员的直觉。相信很多习惯了面向过程编程的同学转面向对象编程时，会有那么一种感觉，表达同样的意思，使用面向对象时代码量总要多一些，不那么清爽直接。

那面向过程编程现在被面向对象编程取代，是不是它有什么不好呢？在计算机世界里，很少有绝对的好或不好，只有“合适”，在特定的背景环境下，优势就会变成劣势。面向过程编程符合直觉，是因为采用了CPU作为解决问题的主要视角，可是，当你采用CPU视角来描述问题的时候，可能就容易捉襟见肘了。以一个老师经常布置的作业为例：编写图书管理系统。图书管理系统里面包含了各种过程，譬如借书过程、还书过程、新增书籍登记过程等等，但是，这些看似彼此互不相关的过程背后，实际是存在着某种逻辑关联的，它们都是图书管理系统里的各种角色，譬如说图书、借书者、管理者等等，是这些角色之间的各种关系和互动所产生的。

如果你采用的是面向过程编程的方法，你更关心的可能是另外两个角色，数据定义和函数设计，那么，你要做的主要工作有两样，首先是翻译，将图书管理系统的种种功能问题转化成CPU视角下的各种问题，然后才能着手开发。不难看出，从这个视角看问题，总是免不了要先绕一圈。

那更好的办法是什么呢？那当然是面向对象编程。

既然是角色之间产生的各种故事线，那我们直接就以角色，也就是对象的视角看待问题，这样我们的设计逻辑反而更加简单直接，符合实际。在我看来，面向对象编程是一种描述问题的方法，我们不是为了对象而对象，而是因为用了对象，整套设计将更有条理。不仅如此。大家很快发现，采用面向对象编程，不仅思维更加清晰，很多软件工程的方法也能得到更好地体现和实践，所以最终的结果就是面向对象编程现在占据了软件开发的主流。

03 并不专一的Java虚拟机

Java当初推出来的时候，主打两个卖点，第一个就是上面所说的100%纯面向对象编程，另一个则是一条喊得很响亮的口号，叫“一次编译，到处执行”。这是个非常美好的愿望，我想程序员的新年愿望除了世界和平以外，说的最多的应该就是这个。

不过，既然是很多人的愿望，就说明这个问题很困难。别看这个口号好像云淡风轻，但从程序的角度看，不同的平台、不同的系统甚至不同的环境之间都有着太多的不同，有些是运行起来各种报错，有些干脆就没法运行。以前为了应对这些不同，只好一对一服务，需要另行编写专门的代码，有时甚至相当于从头编写另一套程序，也就是业内所说的移植难度高，这就抬高了软件开发的成本。

那Java怎么解决这个问题呢？

很简单，找个“中间人”。“中间人”不但可以赚差价，也可以承上启下。具体的做法是，在Java和系统环境之间嵌入一款虚拟机，名字就叫“Java虚拟机”，一般写作JVM。这样只需要为每种环境开发适配的虚拟机，而虚拟机自身是按照相同的功能标准设计，这就能保证Java程序在相同的环境中运行，也就实现了“一次编译，到处执行”这个看似高不可攀的目标。所以，大家要运行Java环境，首先要做的就是安装当前系统对应的Java虚拟机。

大家可能一看“虚拟机”这三个字，想到的可能是VMware之类的虚拟机软件，感觉Java采用虚拟机方案虽然好，但很复杂、很占资源。其实，虚拟机有很多种，除了VMWare这种软件级的虚拟机，还有系统级的虚拟机，也就是运行在操作系统之下的虚拟机。而Java虚拟机虽然也叫虚拟机，但又和这两种不同，术语叫高级编程语言虚拟机（(High-Level Language Virtual Machine，HLL VM），是一种专门设计用于给高级编程语言提供运行环境的虚拟机，最直接的作用就是提高程序的可移植性。

另一个大家容易疑惑的地方在于，Java那到底属于编译型语言，还是解释型语言。我们有一段很爱争论这个，而且都觉得自己特别占理。你说Java是编译型语言吧，它用了虚拟机，可你说它是解释型语言，人家又明明白白说了“一次编译到处执行”。

现在回头来看，我们都有点太教条。Java的源码并不是直接放到虚拟机中就可以执行，而是需要首先经过编译器，从源文件编译成字节码文件，然后放入虚拟机才能执行。这个字节码相当于Java虚拟机的机器指令，你非要说Java虚拟机是解释执行，这也没错，很多人说Java运行效率低，原因就在于Java虚拟机是解释执行。但你再想，这个虚拟机它解释执行的不是源码，而是编译后的字节码，从这一点看，好像又有点不太一样。现在的问题更复杂了，Java虚拟机采用了JIT技术，不再是纯解释执行了，而新版本的Java居然已经可以像解释型语言一样直接运行源码，各种特性混在一起，对部分人来说不够友好。我倒是觉得，纠结分类其实没什么必要，根据不同的应用场景选择最合适的方法才最重要。

不过，Java虚拟机执行字节码这个设计带来了意外的惊喜，Java的虚拟机和字节码均有公开的规范文档，第三方只要按照相同的标准实现字节码编译器，就能低成本地开发出一款能够在Java虚拟机上运行的编程语言。现在已经出现了一批这样的JVM编程语言，知名度比较高的包括Kotlin、Scala、Clojure和Groovy，这些后起之秀不需要背负Java沉重的历史包袱，而且设计思想更为先进，得到了越来越多的认可。

04 怎样学习Java

Java是一门编程语言，最佳的学习方法当然是多动手写代码，当然，大家肯定也需要读一些教材。Java已经经过多年的发展，教材非常多，业界公认的经典例如：《Java编程思想》、《Java核心技术》、《Effective Java》、《深入理解Java虚拟机》等等。

这几本书都很经典，非常值得一读。《Java编程思想》是几乎所有Java使用者都推荐要去读的一本书，这本书的特点是偏重思想，很多书会告诉你这个功能怎么用，《Java编程思想》不但告诉你怎么用，还告诉你为什么要这样用，背后的思想是什么，读完以后让人醍醐灌顶。而《Java核心技术》偏重应用，从编程环境的配置讲起，将Java方方面面的功能特性都进行了十分详尽的介绍，完全可以当成Java产品使用说明书来使用。

如果你是新手上路，对Java并不熟悉，我推荐的阅读顺序是先从《Java核心技术：卷I》读起，这本书相当于Java的新手教程。当你对Java积累了一定的使用经验之后，再阅读《Java编程思想》，会有一种知其然又知其所以然的酣畅感觉。

对于爱好底层，想要深入了解Java虚拟机的同学，我推荐阅读周志明的《深入理解Java虚拟机》，这是一本专门介绍JVM技术的书。JVM对Java来说很重要，Java程序的最终运行靠的就是JVM。很多介绍Java的书籍会顺带介绍JVM，譬如垃圾回收机制，内存分配机制，但JVM发展到现在，内部结构相当复杂，就连看似简单的垃圾回收也已经演进了好几个世代，很多内容，包括Java源码编译之后产生字节码，展开都是很大的篇幅，想要真正了解JVM的内部结构和运行机理，目前《深入理解Java虚拟机》应该是最好的选择。

如果，你已经掌握了Java基础的核心技术，那么就一定要看《Effective Java》这本书。这是一本分享经验与指引你少走弯路的经典著作，针对如何编写高效、设计优良的程序提出了最实用、最权威的指导方针，是Java开发人员案头上的一本不可或缺的参考书。

最后再补充一下虚拟机技术。我们日常接触最多的应该是应用层的虚拟机，前面说过，虚拟机技术远不止于此。不过，也正由于虚拟机技术应用广泛，相关的内容都是分散在其它技术之中，如果想要进行专题了解，除了看《深入理解Java虚拟机》，还可以去淘一本老书《虚拟机：系统与进程的通用平台》。

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作者简介：

莫凡，娱乐向机器学习解说选手，《机器学习算法的数学解析与Python实现》作者，前沿技术发展观潮者，擅长高冷技术的“白菜化”解说，微信公众号“睡前机器学习”，个人知乎号“木羊”。

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