Java入门与开发环境搭建

本篇整理 Java 入门所需的计算机基础知识、Java 语言概述、JDK 安装与环境变量配置，以及第一个 Java 程序的编写、编译与运行。

1. 计算机基础知识

1.1 软件开发

软件（Software）是一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合。

软件按用途可分为两类：

分类	说明	示例
系统软件	管理计算机硬件与软件资源的底层软件	Windows、Linux、Android、iOS
应用软件	面向用户具体需求开发的软件	QQ、迅雷、微信等

软件开发是根据用户要求建造出软件系统或者系统中的软件部分的过程，软件一般是用某种程序设计语言来实现的。

1.2 人机交互方式

1.2.1 交互方式分类

• 图形用户界面方式（GUI：Graphical User Interface）：简单直观，使用者易于接受，容易上手操作；
• 命令行方式（CLI：Command Line Interface）：需要有一个控制台，输入特定的指令，让计算机完成一些操作。较为麻烦，需要记住一些命令。

1.2.2 打开 DOS 窗口的几种方式

• Win + R，然后输入 cmd，确定；
• 开始菜单 - Windows 系统 - 命令提示符；
• 进入文件夹，在地址栏输入 cmd。

1.2.3 常用 DOS 命令

命令	功能
dir	列出当前目录下的文件以及目录
md	创建目录
rd	删除目录。/s 除目录本身外，还将删除指定目录下的所有子目录和文件，用于删除目录树；/q 为安静模式，带 /s 删除目录树时不要求确认
cd	进入指定目录。. 当前目录，.. 上一级目录，\ 根目录
del	删除文件
exit	退出 DOS 命令行
cls	清屏

提示

常用快捷键：Tab 自动补全；← → 移动光标；↑ ↓ 调阅历史操作命令；Delete 和 Backspace 删除字符。

1.3 计算机语言

语言是人与人之间用于沟通的一种方式，例如中国人与中国人用中文沟通。语言可以理解成双方都理解的一种约定。

计算机语言则是人与计算机交流的方式。要和计算机交流，就要学习计算机可以理解的语言。计算机语言有很多，如 C、C++、Java、.Net、Python，我们选择学习 Java。

2. Java语言概述

2.1 Java语言简介

Java 由 Sun Microsystems（Sun 公司）推出，主要作者是James Gosling（詹姆斯·高斯林）和其同事，Sun 公司后被 Oracle 收购。

发展历史：

• 1991 年，为消费类电子产品研发，最初名为 Oak；
• 1995 年，正式推出，更名为 Java；
• 1996 年，发布 JDK 1.0，约 8.3 万个网页应用 Java 技术来制作；
• 1997 年，发布 JDK 1.1，JavaOne 会议召开，创当时全球同类会议规模之最；
• 1998 年，发布 JDK 1.2，同年发布企业平台 J2EE；
• 1999 年，Java 分成 J2SE、J2EE 和 J2ME，JSP/Servlet 技术诞生；
• 2004 年，发布里程碑式版本 JDK 1.5，为突出此版本的重要性，更名为 JDK 5.0；
• 2005 年，J2SE 更名 JavaSE，J2EE 更名 JavaEE，J2ME 更名 JavaME；
• 2009 年，Oracle 公司收购 Sun 公司，交易价格 74 亿美元；
• 2011 年，发布 JDK 7.0；
• 2014 年，发布 JDK 8.0，是继 JDK 5.0 以来变化最大的版本；
• ……
• 2021 年，发布 JDK 17；
• ……

2.2 Java语言平台版本

平台版本	定位	说明	学习建议
JavaSE（Java Standard Edition）标准版	桌面级应用	支持面向桌面级应用（如 Windows 下的应用程序）的 Java 平台，提供了完整的 Java 核心 API，此版本以前称为 J2SE	本阶段需要学习
JavaEE（Java Enterprise Edition）企业版	企业级 Web 应用	为开发企业环境下的应用程序提供的一套解决方案，包含 Servlet、JSP 等技术，主要针对 Web 应用程序开发，此版本以前称为 J2EE	要深入学习的内容
JavaME（Java Micro Edition）小型版	移动终端	支持 Java 程序运行在移动终端（手机、PDA）上的平台，对 Java API 有所精简，并加入了针对移动终端的支持，此版本以前称为 J2ME	不需要学习

2.3 Java语言特点

• Java 语言是简单的；
• Java 语言是面向对象的；
• Java 语言是健壮的；
• Java 语言是跨平台的（后面会解释）；
• Java 是高性能的；
• Java 语言是分布式的。

2.4 Java应用领域

企业级应用：主要指复杂的大企业的软件系统、各种类型的网站。Java 的安全机制以及它的跨平台优势，使它在分布式系统领域开发中有广泛应用，应用领域包括金融、电信、交通、电子商务等。

Android 平台应用：Android 应用程序使用 Java 语言编写，Android 开发水平的高低很大程度上取决于 Java 语言核心能力是否扎实。

大数据平台开发：各类框架有 Hadoop、Spark、Storm、Flink 等，这类技术生态圈中还有 Flume、Kafka 等各种中间件。这些框架以及工具大多数是用 Java 编写而成，但提供诸如 Java、Scala、Python、R 等各种语言 API 供编程。

2.5 为什么要学习Java

一方面是上面介绍的 Java 语言特点及应用领域，另一方面是市场占有率的支撑：

• TIOBE 排行榜上 Java 长期占据前三的位置；
• 国内代码托管平台 Gitee 上，Java 开源项目占有率长期处于第一的位置。

3. Java开发环境搭建

3.1 搭建过程

严格按照教程，一步步完成安装。

下载地址：https://www.oracle.com/java/technologies/javase/javase8u211-later-archive-downloads.html

下载时选择正确的版本。

3.1.1 安装JDK

单击"下一步"。

注意选择 JDK 安装路径，一定要安装在一个没有中文和特殊符号的路径下。

按图示的要求，选择不安装 JRE，为什么不安装，后面会解释。

单击"关闭"完成安装。

3.1.2 配置环境变量

此电脑 - 右键 - 属性 - 高级系统设置 - 环境变量，打开环境变量窗口。

新建 JAVA_HOME 环境变量，变量值填写 JDK 安装目录的 bin 的上一级目录。

配置 Path 环境变量。

3.1.3 验证安装配置是否成功

重新打开一个 CMD 窗口，分别输入下面两条命令，如果有版本信息输出并且版本值相同，证明 JDK 安装配置成功。

javac -version
java -version

3.2 需要明确的几个问题

3.2.1 为什么要配置Path环境变量

当在命令行中执行一个程序时，Windows 系统首先在当前目录下查找该程序，如果程序不存在，则系统会在系统中已有的一个名为 Path 的环境变量指定的目录中查找该程序，如果还没有找到，就会出现错误提示。

即执行程序的查找过程为：当前目录 → Path 环境变量指定的目录。

后续的开发中我们会频繁使用 javac 和 java 两个命令，如果每一次都去 JDK 安装目录的 bin 目录下执行，会非常麻烦。根据 Windows 系统查找可执行程序的原理，可以将 Java 工具所在路径定义到 Path 环境变量中，让系统帮我们找到要执行的程序。

3.2.2 JDK、JRE、JVM的关系

JDK（Java Development Kit）：Java 开发包，是 Sun 提供的一套用于开发 Java 应用程序的开发包，它提供了编译、运行 Java 程序所需要的各种工具和资源，包括 Java 编译器、Java 运行时环境（JRE），以及常用的 Java 类库等。

JRE（Java Runtime Environment）：Java 运行时环境，它是运行 Java 程序的必要条件。

JVM（Java Virtual Machine）：Java 虚拟机，JVM 是可以运行 Java 字节码文件的虚拟计算机。

三者关系：

• JDK 包含 JRE，JRE 包含 JVM；
• 如果我们仅仅运行一个 Java 编写的程序，只需要安装 JRE；
• 如果我们需要进行 Java 语言相关的开发，则需要安装 JDK；
• Java 语言最初是 Sun 公司开发的，后来被 Oracle 公司收购，我们下载 JDK、JRE 需要到 Oracle 官网下载，Oracle 不提供 JVM 的单独下载。

3.2.3 Java的跨平台性是如何实现的

平台指的是操作系统。

Java 的跨平台性：通过 Java 语言编写的应用程序在不同的系统平台上都可以运行。

实现方式：只要在需要运行 Java 应用程序的操作系统上，先安装一个 Java 虚拟机（JVM，Java Virtual Machine）即可，由 JVM 来负责 Java 程序在该系统中的运行。

因为有了 JVM，所以同一个 Java 程序在三个不同的操作系统中都可以执行，这样就实现了 Java 程序的跨平台性，也称为 Java 具有良好的可移植性。可以将各自平台的 JVM 想象成只会一门外语的翻译。

注意

我们说的 Java 跨平台指的是 Java 语言跨平台，即编写好的 Java 程序通过编译可以在不同的操作系统上运行。JVM 本身不是跨平台的，不同的操作系统上需要安装不同的 JVM，才能保证 Java 的跨平台性。

4. 第一个Java程序

4.1 编辑

新建一个 txt 文件，将文件名修改为 HelloWorld.java。

注意

一定要设置让 Windows 操作系统显示文件的扩展名，否则实际文件名可能是 HelloWorld.java.txt。

使用文本编辑工具编辑这个文件，输入如下的内容，并保存。

// 在控制台打印 Hello World！
// 定义一个类，注意大括号是成对的
public class HelloWorld {
    // 类中的内容都要写在大括号内
    // 定义一个 main 方法，main 方法是整个程序的入口
    public static void main(String[] args) {
        // 在控制台输出内容，注意双引号、分号、输入法
        System.out.println("Hello World!");
    }
}

由于我们刚刚接触 Java，上面案例的很多内容暂时无法深入展开，大家先把这段程序背下来。

4.2 编译

打开 cmd，进入上面文件所在的文件夹，输入如下的命令：

javac HelloWorld.java

这一步的作用是编译 Java 程序，我们能够看到文件夹下生成了一个 .class 文件。

编译通俗地说，就是将人们能够看懂的代码（上面的 .java 文件）转换成计算机能够识别的代码（生成的 .class 文件）。

4.3 运行

执行如下的命令：

java HelloWorld