概述

第一章目录：

• [[Overview]]
• [[Getting Started]]
• [[基本程序设计结构]]

I. Overview

简述

Java是一种广泛使用的编程语言，由Sun Microsystems（现为Oracle公司的一部分）于1995年发布。它的设计目标是“一次编写，到处运行”（Write Once, Run Anywhere - WORA），这意味着Java程序可以在多个平台上运行而无需重新编译，这得益于**Java虚拟机（JVM）**的实现。

核心特性

• 面向对象：Java是一种纯粹的面向对象编程语言（除了基本数据类型）。它支持类、对象、继承、封装、多态等特性。

• 平台无关性：Java源代码通过**JVM（Java 虚拟机）**被编译成字节码（.class文件），然后在JVM上运行。只要有对应平台的JVM，就可以运行Java程序，实现跨平台。

• 健壮性：Java强调早期错误检查（编译时）和运行时检查，避免了很多编程错误。它还有自动内存管理（垃圾回收机制），减少了内存泄漏等问题。

  • 强类型语言：编译时严格检查数据类型。

• 安全性：Java提供了安全管理器，可以设置安全策略，限制代码的访问权限，适用于网络环境。

• 多线程支持：Java内置了多线程功能，内置线程 API（java.lang.Thread），允许同时执行多个任务，提高程序效率。

• 分布式：Java的网络库支持TCP/IP、HTTP、FTP等协议，便于开发分布式应用。

• 动态性：Java支持动态加载类，运行时可以加载需要的类。

基本语法

• - 程序结构：Java程序由类（class）组成。每个程序至少有一个类，且包含一个main方法作为程序入口。

  public class HelloWorld {
	 // main方法程序入口
     public static void main(String[] args) {
          System.out.println("Hello, World!");
     }

  }

• - 数据类型：分为基本数据类型（如int, double, char, boolean等）和引用数据类型（类、接口、数组）。

• - 控制结构：包括条件语句（if-else, switch）、循环语句（for, while, do-while）和跳转语句（break, continue, return）。

• -多线程：

  • 创建方式：继承 Thread 或实现 Runnable。
  • 同步机制：synchronized 关键字、Lock 接口。

• - 异常处理：使用try-catch-finally块来处理异常，保证程序在遇到错误时也能优雅处理。

  • 异常体系：
    • 受检异常（如 IOException）：必须处理。
    • 非受检异常（如 NullPointerException）：运行时错误。

• - 集合框架：提供了一套丰富的集合类（如List, Set, Map等接口，具体实现类 ArrayList, HashMap），用于存储和操作数据集合。

• - 输入输出：通过java.io包中的类进行文件读写和流操作。

  • I/O 流：
    • 字节流：InputStream/OutputStream（处理二进制数据）。
    • 字符流：Reader/Writer（处理文本）。

面向对象特性

• - 类与对象：类是对象的模板，对象是类的实例（new ClassName()）。

• - 继承：子类可以继承父类的属性和方法（单继承），使用extends关键字。

  • extends 实现类继承（单继承），支持方法重写（@Override）。
  • 抽象类：abstract class 包含抽象方法和具体方法。

• - 接口：定义一组方法签名（Java 8后可以有默认方法），类通过implements实现接口，支持多继承。

  • interface 定义抽象方法（Java 8 支持默认方法）。

• - 多态：同一个方法调用可以根据对象的不同而具有不同的行为（通过方法重写和接口实现）。

  • 父类引用指向子类对象（如 Animal a = new Dog()）。

• - 封装：通过访问修饰符（public, protected, private）控制对类成员的访问。

  • 通过 private 隐藏数据，getter/setter 提供访问。

开发工具和平台

技术体系

• -**JDK（Java Development Kit）**开发工具包，包含：

• -JRE（Java Runtime Environment）：运行环境（含 JVM 和核心库）。

• -编译器（javac）、调试器、文档生成器（javadoc）等。

• JVM（Java Virtual Machine）： 执行字节码的核心组件，提供内存管理和优化。

• - 开发工具：如Eclipse、IntelliJ IDEA、NetBeans等，提供代码编辑、调试、测试等功能。

• -构建工具：Maven、Gradle。

• -框架：

  • Spring（依赖注入、微服务）。

  • MyBatis（ORM 数据库映射）。

  • Apache Commons（工具库）。

  • …

应用领域

• 企业应用：Spring 框架开发后端服务。
• 移动开发：Android 应用（基于 Java/Kotlin）。
• 大数据：Hadoop、Spark 的底层实现。
• Web 开发：Servlet、Thymeleaf技术（如 Tomcat 服务器）。
• 桌面应用：JavaFX 或 Swing 开发 GUI。

版本演进

• -Java 8（2014）：里程碑版本，引入：
  • Lambda 表达式：简化函数式编程。
  • Stream API：集合操作（如过滤、映射）。
  • 新的日期时间 API：java.time 包。
• -Java 11（2018）：首个长期支持（LTS）版本。
• -Java 17（2021）：最新 LTS，支持密封类（sealed class）、模式匹配等。

总结

Java以其稳定性、跨平台能力和强大的生态系统，成为企业级应用和Android开发的主流语言。尽管面临其他语言的竞争（如Kotlin、Go、Python等），但Java凭借其持续更新和庞大的社区支持，仍然保持着极高的流行度。

搭建开发环境

Java 环境搭建与配置指南（Windows/macOS/Linux）

一、安装 JDK

1. 下载 JDK

   • 官网地址：Oracle JDK 或 OpenJDK
   • 选择版本：推荐 JDK 17（LTS长期支持版）

2. 安装步骤

   • Windows：

     1. 运行安装包（如 jdk-17_windows-x64_bin.exe）
     2. 按向导安装（默认路径：C:\Program Files\Java\jdk-17\）
     3. 勾选"安装公共JRE"（可选）

   • macOS：

     # 使用 Homebrew 安装
     brew install openjdk@17
     # 或下载 .dmg 安装包双击安装

   • Linux：

     # Ubuntu/Debian
     sudo apt install openjdk-17-jdk
     
     # CentOS/RHEL
     sudo yum install java-17-openjdk-devel

二、配置环境变量

:classical_building: 关键变量：JAVA_HOME、PATH

• Windows 配置：

  1. 右键"此电脑" → 属性 → 高级系统设置 → 环境变量
  2. 新建系统变量：
     • 变量名：JAVA_HOME
     • 变量值：JDK安装路径（如 C:\Program Files\Java\jdk-17）
  3. 编辑 PATH 变量：
     • 新增条目：%JAVA_HOME%\bin

  

• macOS/Linux 配置：

  1. 编辑配置文件：

     # macOS
     nano ~/.zshrc   # 或 ~/.bash_profile
     
     # Linux
     nano ~/.bashrc  # 或 /etc/profile

  2. 添加以下内容：

     export JAVA_HOME=$(/usr/libexec/java_home -v 17)  # macOS专用写法
     # 或直接指定路径（通用）
     export JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/java-17-openjdk-amd64
     export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH

  3. 生效配置：

     source ~/.zshrc   # 对应修改的文件

三、验证安装

打开终端/命令提示符，执行：

java -version
javac -version

成功示例输出：

java version "17.0.8" 2023-07-18 LTS
Java(TM) SE Runtime Environment (build 17.0.8+9-LTS-211)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 17.0.8+9-LTS-211, mixed mode)

javac 17.0.8

四、开发工具配置（可选）

1. IDE 安装：

   • IntelliJ IDEA：社区版免费
   • Eclipse
   • VS Code + Java扩展包

2. 项目构建工具：

   • Maven：

     # macOS/Linux 安装
     brew install maven
     
     # 验证
     mvn -v

   • Gradle：

     # macOS/Linux 安装
     brew install gradle

五、常见问题解决

1. java 命令无效：

   • 检查 PATH 是否包含 %JAVA_HOME%\bin
   • 重启终端或计算机

2. 版本冲突：

   • 多版本管理工具：

     • Windows：JEnv Win

     • macOS/Linux：jEnv

       # jEnv 使用示例
       jenv add /usr/lib/jvm/java-17-openjdk-amd64
       jenv global 17.0

3. 权限问题（Linux/macOS）：

   sudo chown -R $(whoami) $JAVA_HOME

环境验证示例程序

创建 HelloWorld.java：

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Java环境配置成功！");
    }
}

编译运行：

javac HelloWorld.java
java HelloWorld

输出结果：

Java环境配置成功！