Java入門的第一課

時間 2020-12-13

標籤 javascript html java 程序員算法編程 segmentfault 瀏覽器安全網絡欄目 Java 简体版

原文原文鏈接

第一個Java程序

你好，我是彭彭。
先來個自我介紹，快看這邊，看這邊，看這邊，沒錯，這就是我 👉👉👉
勇敢而帥氣，熱情又洋溢！
我就是無憂無慮，風度翩翩的彭彭！
作生活的主角，跟我一塊兒說：HAKUNA MATATA！！！

導學：Java，你爲什麼如此優秀？

從如今開始，讓我來帶你一塊兒學習Java。javascript

你可能要說了：爲何要學Java？html

由於，Java如此優秀！java

且聽我爲你一一道來。。。程序員

你可使用Java作什麼

Java語言應用普遍，從誕生之初就廣受歡迎。Java應用無處不在，幾乎滲透了各行各業：金融、網站、嵌入式領域、大數據技術、高頻交易空間、科學應用、移動設備、車載設備以及風靡的萬物互聯、人工智能等領域。算法

沒錯，Java無處不在。甚至連咱們吃飯、喝水、走路。。。都離不開Java提供的服務。編程

Java：定位高端的風雲人物

正是由於Java如此優秀，同時又有數以千萬計的開發者爲 Java 的不斷完善添磚加瓦，讓 Java 這門編程語言從誕生之初就煊赫一時，並長期霸佔編程語言排行榜第一和第二的位置（謙虛地說，與C語言不相上下）：segmentfault

May 2020	May 2019	Programming Language	Ratings	Change
1	2	C	17.07%	+2.82%
2	1	Java	16.28%	+0.28%
3	4	Python	9.12%	+1.29%
4	3	C++	6.13%	-1.97%
5	6	C#	4.29%	+0.30%
6	5	Visual Basic	4.18%	-1.01%
7	7	JavaScript	2.68%	-0.01%
8	9	PHP	2.49%	-0.00%
9	8	SQL	2.09%	-0.47%
10	21	R	1.85%	+0.90%
11	18	Swift	1.79%	+0.64%
12	19	Go	1.27%	+0.15%
13	14	MATLAB	1.17%	-0.20%
14	10	Assembly language	1.12%	-0.69%
15	15	Ruby	1.02%	-0.32%
16	20	PL/SQL	0.99%	-0.03%
17	16	Classic Visual Basic	0.89%	-0.43%
18	13	Perl	0.88%	-0.51%
19	28	Scratch	0.83%	+0.32%
20	11	Objective-C	0.80%	-0.83%

下面是長期以來Java語言的市場佔有率（黑色線條），能夠明顯看出Java語言一直名列前茅：瀏覽器

（數據來源：https://www.tiobe.com/tiobe-index/）安全

Java在企業服務、移動設備、大數據等多個領域擁有不可撼動的市場份額，這也是它做爲風雲人物的重要依據。Java定位高端，薪資高昂，簡單易學卻功能強大。不管是對看成入門語言的新手，仍是對於做爲終生職業的開發者，都是貨真價實的不二之選。網絡

你還在等什麼，快上車！

課程內容

本節課程爲你介紹Java語言概況，而後完成你的第一個Java程序。
主要內容包括：

Java是什麼
你可使用Java作什麼
Java有什麼特色
Java的發展歷程是怎樣的
你該怎麼開始？
你的第一個Java程序
Java程序是怎麼工做的？（選學）
集成開發環境搭建
總結

內容看起來不少，其實一點都不難。仔細看，只有一個加粗的重點任務哦！

學完本節課程，你會有如下兩個收穫：

瞭解Java語言的概況
可以使用IDEA編寫、運行HelloWorld程序

怎麼樣，是否是看起來很簡單？

動動手指就能完成，快來開始你的新手任務吧！

第一關 Java及其「風雲人生」

1.1 Java是什麼

Java 是由Sun Microsystems公司於1995年5月推出的高級程序設計語言。由James Gosling（詹姆斯 · 高斯林）和同事們共同研發，並在1995年正式推出。因爲該公司在2009年被Oracle公司收購，因此，Java如今是Oracle公司的一部分。Java的官網：https://www.oracle.com/java/。

Java應用程序可運行於不一樣的操做系統，如Windows，Mac OS，及其餘多種UNIX版本的系統。根據Java不一樣的用途，分爲三個版本：

JavaSE：Java Platform Standard Edition，Java平臺標準版，開發桌面應用程序，好比一些小遊戲、音樂播放器、安卓系統和安卓手機的App
JavaEE：Java Platform,Enterprise Edition，Java平臺企業版，開發企業級應用，好比天貓、京東、百度之類的大型網站
JavaME：Java Platform Micro Edition，Java平臺微型版，嵌入式設備開發，好比數字電視、機頂盒、電冰箱、車載電子設備

闖關練習

一、Java語言的做者是誰？

A. Mark Zuckerberg（馬克扎克伯格）
B. Elon Musk（埃隆馬斯克）
C. Bill Gates（比爾蓋茨）
D. James Gosling（詹姆斯高斯林）

答案：

James Gosling（詹姆斯高斯林）
錯誤提示：往上翻一翻，聰明絕頂的老爺爺叫什麼名字！

1.2 Java有什麼特色

Java 的設計者已經編寫了很有影響力的「白皮書」，用來解釋設計的初衷以及完成的狀況，而且發佈了一個簡短的摘要，這個摘要用下面 11 個關鍵術語進行組織：

Java的優勢如此之多，經過不斷地學習，你將逐漸體會到。下面簡單介紹下幾個重要的特色：

Java語言是簡單的： Java 語法是 C++ 語法的一個「純淨」版本，Java丟棄了C++中不多使用的、很難理解的、使人迷惑的那些特性，如操做符重載、多繼承、自動的強制類型轉換，這也使得大多數程序員很容易學習和使用。簡單的另外一個方面是小。 Java 的目標之一是支持開發可以在小型機器上獨立運行的軟件。基本的解釋器以及類支持大約僅爲 40KB，再加上基礎的標準類庫和對線程的支持（基本上是一個自包含的微內核）大約須要增長 175KB，在當時，這是一個了不得的成就。
Java語言是面向對象的：面向對象設計是一種程序設計技術， Java是一個純的面向對象程序設計語言。咱們幾乎能夠透過現實生活去理解Java語言中的一切，這大大減小了編程語言與現實之間的阻隔。
Java語言是安全的： Java一般被用在網絡或分佈式環境中，爲此，Java提供了一個安全機制以防惡意代碼攻擊。除了Java語言具備的許多安全特性之外，Java對經過網絡下載的類具備一個安全防範機制（類加載器），如分配不一樣的名字空間以防替代本地的同名類、字節代碼檢查，並提供安全管理機制（類SecurityManager）讓Java應用設置安全哨兵。
Java是高性能的：儘管對解釋後的字節碼性能已經比較滿意，但在有些場合下還須要更加高效的性能。字節碼能夠（在運行時刻）動態地翻譯成對應運行這個應用的特定 CPU 的機器碼。與那些解釋型的高級腳本語言相比，Java的確是高性能的。事實上，Java的運行速度隨着JIT(Just-In-Time）編譯器技術的發展愈來愈接近於C++。
Java語言是多線程的：多線程能夠帶來更好的交互響應和實時行爲，來確保用戶界面不會「凍住」。現在，咱們很是關注併發性，由於摩爾定律行將完結。咱們再也不追求更快的處理器，而是着眼於得到更多的處理器，並且要讓它們一直保持工做。在Java語言中，線程是一種特殊的對象，它必須由Thread類或其子（孫）類來建立。線程的活動由一組方法來控制。Java語言支持多個線程的同時執行，並提供多線程之間的同步機制。

1.3 Java的發展歷程

那麼它是如何一步步發展到如今的樣子的？

1995年5月23日，Java語言正式發佈
1999年6月，SUN公司發佈三個Java版本：標準版（J2SE,）、企業版（J2EE）和微型版（J2ME）。
2002年2月26日，J2SE1.4發佈，自此Java的計算能力有了大幅提高
2004年9月30日18:00PM，J2SE1.5發佈，新增了枚舉、泛型、可變參數、自動裝箱/拆箱、For-each循環、註解等多個重要而實用新特性，成爲Java語言發展史上的又一里程碑。爲了表示該版本的重要性，J2SE1.5改名爲Java SE 5.0
2005年6月，JavaOne大會召開，SUN公司公開Java SE 6。此時，Java的各類版本已經改名，以取消其中的數字"2"：J2EE改名爲Java EE，J2SE改名爲Java SE，J2ME改名爲Java ME
2009年04月20日，甲骨文74億美圓收購Sun，取得Java的版權。
2014年3月18日，Oracle公司發表 Java SE 8，里程碑版本，發佈了大量的優秀特性，如Lambda表達式，方法引用，函數式編程，Stream API，Date Time API，全新的Nashorn javascript引擎，以便咱們在JVM上運行特定的JavaScript應用，
2018年9月25日，Java SE 11 發佈，里程碑版本，最近的長期支持（LTS，Long Term Support）版本，Oracle承諾會一直維護到2026年。這個版本除了對以前發佈的八、九、10中的特性進行優化以外，還新增了類型推斷、HTTP Client API、集合類的加強、ZGC（低功耗可擴展GC）、嵌套訪問控制、堆分析能力加強（JVMTI）、新增並優化一些加密算法，同時，Oracle宣佈將再也不單獨發佈JRE和Server JRE，統一名稱爲Oracle JDK，並宣佈之後每6個月發佈一次新版本，每三年發佈一次LTS版本。
2021年9月，最新的LTS版本Java SE 17 發佈，敬請期待。

闖關練習

二、Java如今（2020年）最新的LTS（長期支持）版本是？

A. Java 8
B. Java 9
C. Java 11
D. JDK 14

答案：

Java 11

第二關你該怎麼開始？

2.1 找到JDK

你該怎麼開始使用Java進行程序設計呢？

Java的設計者們也考慮到了這個問題。爲了方便廣大開發者方便的使用Java語言開發應用，設計者們提供了大量的開發工具，經過使用這些工具，咱們可以以很是簡單的方式開發Java程序（其中最典型的就是java 和javac兩個命令，稍後介紹）。

那麼，這些工具在哪裏呢，如何使用呢？

設計者們把這些工具打包在一塊兒，叫作 JDK， Java Development Kit，即Java開發工具包。通常狀況下，咱們開發了程序以後，確定是要運行一下看看效果的，因此，設計者們把Java程序的運行環境一併打包進了JDK裏面，這個運行環境就叫 JRE，Java Runtime Environment，因此 JDK 的 JRE 之間是包含關係。

如今，咱們要想辦法獲取 JDK。

既然Java如今屬於Oracle公司，那麼咱們去Oracle的官網應該就能獲取到 JDK。在瀏覽器輸入Oracle的官方網址：https://www.oracle.com/，進入首頁以後，你能夠在搜索框裏輸入「Java」進行搜索，也能夠在導航欄裏找到Products並進入 Java頻道：

進入Java頻道以後，是關於Java優點的宣傳。你能夠在這個頁面瞭解到Java的優點。在頁面的下半部分，找到「 Java」，能夠看到「Java SE」，點擊「Download Java now」：

進入Java SE詳情頁面，你能夠看到最新版本以及Oracle官方推薦使用的版本，這些版本都是當前市場上使用量比較高，並且比較穩定的版本。你固然能夠下載最新版的JDK軟件包嚐嚐鮮，若是是生產環境，仍是更推薦使用上一個穩定的LTS（長期支持）版本，或者你的公司指定使用的版本。這裏咱們以JDK11版本爲例（目前最新的LTS版本），點擊Java SE 11的「Download」鏈接，進入下面的頁面：

繼續點擊上圖中的「JDK Download」連接，進入JDK安裝包下載列表，在這裏，你能夠根據本身操做系統的版原本選擇適合的JDK，好比下載64位Windows版本的JDK安裝包：

tips： 下載後綴名爲.zip的免安裝版本也是能夠的。直接將壓縮包解壓到指定目錄，進行配置以後就能夠直接使用了，省去了安裝的過程。可是該版本文件包比較大，在下載過程當中要考慮網絡因素。

選擇你的安裝包以後，點擊連接，頁面彈出提示框，直接勾選接受協議的複選框（好像也沒有別的選擇）：

點擊彈出框的下載按鈕就能夠開始下載了。

還有一個細節要注意，Oracle網站要求下載JDK的用戶必須是登陸用戶，若是你沒有登陸或者沒有賬號，須要註冊一個合法的賬號才能下載，這裏不做介紹。

下載完成後，雙擊軟件包安裝便可。你能夠一直點擊「next」（或「下一步」）安裝到默認路徑下，也能夠選擇將JDK安裝到指定目錄，以方便管理。好比個人安裝路徑（DevelopTools是全部開發軟件安裝的目錄）：

D:\DevelopTools\Java\jdk-11.0.8\

2.2 如何以及爲什麼配置JDK

JDK安裝完成後看起來並不會有什麼變化，通常狀況下，你也看不到桌面會有快捷方式。想要正常使用JDK，還須要一些配置。

你能夠打開JDK安裝後的bin目錄，裏面並不止一個應用程序：

這裏麪包含 Java 大量的開發命令（即Java開發工具，下同）和運行命令，要想使用這些命令，須要將它們配置到操做系統的環境變量 Path 中，當咱們須要系統運行 JDK 的命令時，就能夠經過 Path 配置的路徑找到並執行它們。

tips:

環境變量：系統或應用程序運行過程當中使用到的一些信息（參數），多是某個值，也多是某個路徑。

2.3 如何配置JDK

打開系統高級設計，找到「高級選項卡」：
在桌面「計算機」或「此電腦」圖標上右鍵，選擇「屬性」，進入控制面板的計算機系統頁面後，點擊「高級系統設置」，打開系統屬性-高級選項卡：
點擊「環境變量」按鈕，新建系統變量「JAVA_HOME」，值爲JDK安裝的根目錄：
進入環境變量配置窗口，在「系統變量」下點擊「新建」按鈕，建立一個新的環境變量：
使用新建的系統變量「JAVA_HOME」，將JDK安裝目錄下的 bin目錄添加到 Path 系統變量的最前面：
選中「系統變量」下的Path變量，選擇「編輯」按鈕，彈出編輯環境變量的窗口後，點擊「新建」按鈕，輸入「%JAVA_HOME%\bin」後肯定，使用「上移」按鈕將咱們新建的內容移到最上面：
如何驗證是否配置成功？
配置完成後，依次點擊肯定關閉那些窗口。而後同時按住win + R，輸入cmd，回車:
進入DOS命令行窗口後，分別輸入命令：java javac 而後回車，若是可以顯示一些信息，說明配置成功：

注意事項：

若輸入java命令或者javac命令後提示「不是內部或外部命令，也不是可運行的程序或批處理文件」，則JDK安裝失敗，需卸載後重裝。

關於Mac版的環境配置，能夠點開連接本身學習一下。

2.4 考一考

請用一句話描述配置環境變量的目的是什麼？

答案：

將bin目錄配置到Path中，是爲了當須要系統運行bin目錄下的命令時，能夠方便的找到它們並運行。

第三關你的第一個Java程序

3.1 認識在線編輯器

說了這麼多，快來開始寫代碼吧。不過再給彭彭1分鐘時間，帶你認識一下代碼編譯器——它是你在基礎學習過程當中的重要小助手。

代碼編輯器界面以下圖所示，其中：

代碼輸入區：用來輸入或編輯已有的代碼
代碼執行區：用來展現代碼運行後的結果
重置：將代碼輸入區中內容還原爲初始內容
運行：執行編譯代碼，在代碼執行區輸出運行結果

點擊這裏，可使用在線編譯器邊學邊練，無需本身安裝環境，用於學習Java基礎知識很是方便。

但若是你是立志學好Java，之後從事Java相關工做，拍前浪於沙灘上的後浪少年，那麼必定要在本身電腦上安裝更專業的編譯器，老師在第五關會教你怎麼安裝。加油吧，後浪！

3.2 寫一寫，運行一下

說了這麼多，快來開始寫代碼吧。

幾乎每一種編程語言的第一個程序，都是大名鼎鼎的「Hello world」，好像是在向全世界宣告：我來了。

Java也不例外，下面這段代碼，就是Java語言的Hello world程序：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello World");
    }
}

這段代碼的輸出結果：

Hello World

快來試一試

3.3 爲何這麼寫

Java程序爲何是這樣的？每一個部分表明什麼意思呢？

如今就告訴你答案。

上面的HelloWorld程序一共有5行，事實上，只有前三行是能夠執行的代碼，那麼，咱們就來分別看看這三行是什麼意思：

第一行：

public class HelloWorld {}

這段代碼【聲明】了一個類，或者說，建立了一個類，這個類叫作 HellWorld。而前面緊挨着的單詞 class，它的中文意思就是類，第一個單詞 public 意思是「公共的」，因此 HellWorld 是一個「公共的類」，這就是這段聲明的意思。至於類的具體含義，我會在「面向對象」章節詳細的爲你介紹，如今，你須要知道的是：
在Java中，一個最小的Java程序，至少包含一個類，或者說，類是Java程序的最小單位。
這就是爲何要建立一個 類（class） 的緣由。

第二行：

public static void main(String[] args) {}

這行代碼【聲明】了一個方法，或者說，建立了一個方法，這個方法叫 main 。main方法是Java程序的入口，也就是說，Java程序是從這個方法開始運行的。main方法的格式是固定的，不能隨意修改，這是Java語言的約定（或者說規範）。因此，建議你先把main方法的格式記住，我會經過後面的知識爲你介紹它每一部分的含義。

對比第一行，這一行代碼也有一對括號，而剛纔咱們編寫的代碼裏，花括號開始 { 和結尾 } 並無牢牢挨在一塊兒，爲何這樣？其實，花括號表明了類和main方法的範圍。也就是說，類的花括號中的內容，纔是屬於這個類的，而若是在一個類的結尾花括號外面編寫代碼，這些代碼是不屬於這個類的。因而可知，main方法是HelloWorld類的一部分，一樣的，第三行代碼也是main方法的一部分。

Java中的括號，都是成對出現的，好比：( )、[ ]、{ }，因此在編寫代碼的時候必定要注意哦！

第三行：

System.out.println("Hello World");

要把這行代碼分紅兩部分：System.out.println(); 和 "Hello World" 。第一部分，咱們稱爲「輸出語句」，它的格式也像main方法同樣是固定的，它的做用在於 輸出內容；而第二部分，也就是雙引號中間的Hello world，就是輸出語句要輸出的內容。這麼說來，雙引號裏面的內容是能夠修改的，快去試試本身的名字？

Java中的引號，不管是雙引號仍是單引號，通常都要成對出現，並且都是英文輸入法下的，其它符號同理。

3.4 一幅圖的總結

好記性不如爛筆頭，趕忙把它們記下來：

第四關 Java程序是怎麼工做的？

看起來，編寫一個Java程序很是簡單，可是，Java程序的運行過程，是很是複雜的。這部分知識 不要求 你掌握，你只須要了解它的大體過程就能夠了。如今，爲你介紹的內容是：Java程序的開發與運行原理。大體分爲三步：
編寫源文件 ——> 編譯 ——> 運行。

4.1 編寫源文件

上面編寫的代碼，稱爲「源代碼」或「源碼」。通常狀況下，咱們會把源代碼保存到後綴名爲 .java 的文本文件裏，這樣的文件叫「源文件」。爲了方便，咱們會保持文件名與類的名字一致（包括大小寫）：

4.2 編譯

源文件是程序員編寫的，咱們可以輕鬆識別每一行代碼的意思，可是，在計算機中，CPU只能識別二進制指令。因此，如今要作的工做就是，須要在源文件和計算機指令之間進行轉換。因爲Java語言的結構和特性，設計者們先將源文件轉換成一種特殊的二進制文件，而後將這個二進制文件交給Java運行時環境（JRE）去執行。轉換成二進制文件的過程，叫作編譯（這個過程使用了 javac 命令），生成的二進制文件，叫作字節碼文件（後綴名是 .class ）。這個過程所有由Java編譯器自動完成，不須要程序員進行任何特殊操做：

4.3 運行

Java程序的運行，並非將字節碼文件（.class文件）簡單的交給操做系統去執行，那是由於不一樣的操做系統中數據的大小、範圍和計算方式有很大不一樣，會致使同一段代碼在不一樣系統之間運行效果差異很大，這不是設計者們想要看到的。Java的設計者們想到了一個聰明的辦法，就是針對不一樣的操做系統，分別編寫了一個能夠正確執行Java程序的虛擬機（JVM），而後把這個虛擬機內置到 Java 的運行時環境（JRE）中，這樣，同一段Java代碼，就能夠在不一樣的操做系統上運行出相同的效果了：

將字節碼文件（.class）交給Java運行時環境（JRE）執行的過程，叫作Java程序的運行（這個過程使用了 java 命令）。

總的來講，從編寫源代碼，到程序輸出結果，大體分爲三步：

闖關練習

四、Java程序的入口是什麼？

A. 類
B. main方法
C. System.out.println();語句
D. 以上都是

答案：

main方法

第五關集成開發環境搭建

JDK安裝目錄下的bin目錄，包含了不少開發工具（即各類命令），咱們固然能夠直接使用它們來開發Java程序，可是這樣作帶來的結果就是，不管從使用這些工具的方式，仍是從管理代碼的角度上看，都會顯得很是不方便。若是能把這些工具集成在一個軟件裏，經過圖形界面操做它們，就能夠下降開發難度，大大提升開發效率。

工欲善其事，必先利其器。使用集成開發工具要簡單、高效的多。因此，我特地爲你準備瞭如今最受開發者歡迎的集成開發工具之一：Intellij IDEA，簡稱IDEA。