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初识Java：开启编程世界的大门

网友: 技术文档 2025-09-03 05:02:11

初识Java：开启编程世界的大门

一、Java语言概述

1.1 什么是Java？

Java是一种优秀的程序设计语言，拥有简洁易懂的语法和语义。更重要的是，它还是一个由一系列计算机软件和规范形成的技术体系，提供了完整的软件开发和跨平台部署支持环境，广泛应用于嵌入式系统、移动终端、企业服务器、大型机等多种场景。

1.2 JavaSE与JavaEE的区别

特性 JavaSE（Java Standard Edition） JavaEE（Java Enterprise Edition） 核心 Java的基础平台 JavaSE的扩展版本 用途 开发桌面应用和简单服务器程序 开发大型、分布式企业应用和Web应用 主要内容 核心语言特性、基本API（如I/O、网络、GUI） 企业级API（如Servlet、JSP等） 目标用户 一般Java开发者 企业级应用开发者 范围 相对较窄 更广泛，包含更多特性 复杂度 较低，学习曲线平缓 更高，学习曲线陡峭 应用规模 适合小到中型应用 适合大型应用 运行环境 可在标准JVM上运行 需要特定的应用服务器

注意：Spring、SpringBoot等框架实际上是JavaEE的补充和扩展！

1.3 Java语言的重要性

Java在IT领域应用极其广泛，掌握它可以从事多个相关开发岗位：

  • 企业级系统：凭借安全机制和跨平台性优势，在分布式系统领域广泛应用，涉及金融、电信、交通、电子商务、ERP系统等大型复杂软件系统。
  • Web开发领域：设计初期就瞄准互联网发展风口，凭借稳定性能和良好扩展性，成为大型互联网平台的重要解决方案。
  • Android平台应用：Android应用程序大多用Java编写，其SDK大部分由Java SDK翻译而来，有Java基础能快速上手Android开发。
  • 大数据平台开发：Hadoop、spark、storm、flink等大数据框架，以及flume、kafka、sqoop等中间件，多由Java开发，应用前景广阔。

此外，Java在游戏、人工智能、科学计算、嵌入式等地方也有一定应用，学好Java就业选择十分广泛。

1.4 Java语言发展简史

Java源于1991年4月Sun公司James Gosling博士领导的“绿色计划”（Green Project），最初目标是开发能在各种消费性电子产品上运行的程序架构，其前身是Oak（得名于James Gosling办公室外的橡树）。因智能化家电市场需求未达预期，该计划被搁置。

1995年互联网兴起，Sun公司看到Oak在互联网上的应用前景，改造后于1995年5月以Java名称正式发布，并提出“Write once, Run anywhere”（一次编写，到处运行）的口号。

Java最新版本可查看官方网站：https://www.oracle.com/java/technologies/downloads/

1.5 Java语言特性（来自Java白皮书）

  1. 简单性：语法是C++的“纯净版本”，去除头文件、指针运算等复杂内容，开发环境更友好。
  2. 面向对象：“一切皆对象”，依靠对象交互完成操作。与C++相比，用更简单的接口替代多重继承，且提供更丰富的运行时自省功能。
  3. 分布式（微服务）：有丰富例程库处理TCP/IP协议，通过URL访问网络对象如同访问本地文件。
  4. 健壮性：指针模型消除重写内存和损坏数据的可能，编译器能检测许多其他语言仅在运行时才发现的问题。
  5. 安全性：适用于网络/分布式环境，能防范运行时堆栈溢出、破坏进程外内存、未经授权读写文件等常见攻击。
  6. 体系结构中立：编译器生成的字节码文件可在有Java运行时系统的多种处理器上运行，其他语言程序编译后符合字节码规范也可在JVM上运行。
  7. 可移植性：基本数据类型大小和运算有明确规定（如int永远是32位整数），消除代码移植的主要问题。
  8. 解释性：源代码编译为基于自有指令集的字节码文件，执行时由Java解释器逐条翻译成CPU指令集。
  9. 高性能：虽曾因解释执行等导致效率偏低，但JVM不断优化（如JIT即时编译器、热点代码探测），使执行效率大幅提高，部分场合不亚于C/C++。
  10. 多线程：首个支持并发程序设计的主流语言，能带来更好的交互响应和实时行为，且能很好地管理并发工作。
  11. 动态性：比C/C++更具动态性，能适应发展环境，库中可自由添加新方法和实例变量，且容易获取运行时类型信息（反射特性）。

因此，Java不仅是一门编程语言，更是一个由一系列计算机软件和规范组成的技术体系。

1.6 Java开发环境安装

  • Windows下最简单的Java环境安装指南（其他版本安装逻辑一致）
  • Linux下JDK的多种安装方式
  • Mac下JDK的安装
  • Java软件可在班级群自行下载

二、初识Java的main方法

2.1 main方法示例

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

这是最简单的Java程序，Java的main方法堪称当前主流编程语言中最长的。

一个完整的Java程序结构由三部分组成：

  1. 源文件（扩展名为.java）*：包含类的定义，类是程序的组件，小程序可能只有一个类，类的内容需放在花括号内。
  2. 类：类中包含一个或多个方法，方法必须在类内部声明。
  3. 方法：方法的花括号中编写应执行的语句。

总结：类存在于源文件中，方法存在于类中，语句存在于方法中。

注意：一个源文件中只能有一个public修饰的类，且源文件名必须与该类名相同。

2.2 运行Java程序

Java是半编译型、半解释型语言：

  1. 先通过javac编译程序将源文件（.java）编译为字节码文件（.class），该文件平台无关、面向JVM。
  2. 启动Java虚拟机（JVM）运行*.class文件，JVM会将字节码转换成平台可理解的形式执行。

面试题：JDK、JRE、JVM之间的关系？

  • JDK（Java Development Kit）：Java开发工具包，供开发者使用，包含JRE，以及编译器javac、调试工具Jconsole、jstack等。
  • JRE（Java Runtime Environment）：Java运行时环境，包含JVM和Java基础类库，是Java程序运行的必要环境。
  • JVM（Java Virtual Machine）：Java虚拟机，负责运行Java代码。

运行第一个Java程序可能遇到的错误：

  • 源文件名后缀不是.java
  • 类名与文件名不一致
  • main方法名字写错（如mian）
  • 类没有使用public修饰
  • 方法中语句没有以分号结尾
  • 使用中文格式的分号
  • JDK环境未配置好，操作系统无法识别javac或java命令

三、注释

注释是为让代码更易读懂而添加的描述信息，不参与编译运行，但至关重要。记住：代码是写给人看的，尤其是给三个月后的自己！

3.1 基本规则

Java中的注释主要有三种：

  • 单行注释：// 注释内容（最常用）
  • 多行注释：/* 注释内容 */（不推荐）
  • 文档注释：/** 文档注释 */（常用于描述方法和类的作用），可被javadoc工具解析，生成网页形式的程序说明文档。

注意：

  • 多行注释不能嵌套使用
  • 单行和多行注释均不参与编译，编译后的.class文件中无注释信息

示例：

/**文档注释:@version v1.0.0@author will作用：HelloWorld类，入门第一个程序练习*/public class HelloWorld{ /* 多行注释: 1. main方法是Java程序的入口方法 2. main函数的格式是固定的，必须为public static void main(String[] args) */ /** main方法是程序的入口函数 @param args 命令行参数。 */ public static void main(String[] args){ // 单行注释:System.out.println是Java中标准输出，会将内容输出到控制台 System.out.println(\"Hello World\"); }}

使用javadoc工具从Java源码中提取注释的命令（在cmd中）：

javadoc -d myHello -author -version -encoding UTF-8 -charset UTF-8 HelloWorld.java
  • -d：创建目录（myHello为目录名）
  • -author：显示作者
  • -version：显示版本号
  • -encoding UTF-8 -charset UTF-8：设置字符集为UTF-8

3.2 注释规范

  1. 内容准确：注释需与代码一致，代码修改时及时更新注释
  2. 篇幅合理：既不精简过度，也不冗长繁琐
  3. 使用中文：一般中国公司要求用中文写注释（外企除外）
  4. 积极向上：注释中不包含负能量内容

四、标识符

在程序中，用户给类名、方法名或变量取的名字称为标识符（如上述程序中的Test是类名，main是方法名）。

【硬性规则】

  • 可包含：字母、数字、下划线（_）和$符号等
  • 不可：以数字开头、使用关键字、不区分大小写（严格区分大小写）

【软性建议】

  • 类名：每个单词首字母大写（大驼峰式），如HelloWorld
  • 方法名：首字母小写，后面每个单词首字母大写（小驼峰式），如getUserInfo
  • 变量名：与方法名规则相同，如userName

大型工程由多人协同开发，遵循命名规范能使代码风格统一，便于维护。

五、关键字

像public、class、static等具有特殊含义的标识符称为关键字，是Java语言预先定义的，有特定含义或为保留字。用户不能用关键字作为标识符。

Java部分关键字分类如下：

分类 关键字 用于定义访问权限修饰符 private、protected、public 用于定义类、函数、变量修饰符 abstract、final、static、synchronized 用于定义类与类之间关系 extends、implements 用于定义建立实例及引用实例、判断实例 new、this、super、instanceof 用于异常处理 try、catch、finally、throw、throws 用于包 package、import 其他修饰符 native、strictfp、transient、volatile、assert

通过本文，我们初步了解了Java的语言概述、main方法、注释、标识符和关键字等基础知识。这些是Java编程的基石，为后续深入学习打下了基础。希望这篇文章能帮助你开启Java编程之旅！

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