简介
为什么Java应用最广泛？
从互联网到企业平台，Java是应用最广泛的编程语言，原因在于：
- Java是基于JVM虚拟机的跨平台语言，一次编写，到处运行；
- Java程序易于编写，而且有内置垃圾收集，不必考虑内存管理；
- Java虚拟机拥有工业级的稳定性和高度优化的性能，且经过了长时期的考验；
- Java拥有最广泛的开源社区支持，各种高质量组件随时可用。
Java语言常年霸占着三大市场：
- 互联网和企业应用，这是Java EE的长期优势和市场地位；
- 大数据平台，主要有Hadoop、Spark、Flink等，他们都是Java或Scala（种运行于JVM的编程语言）开发的；
- Android移动平台。
这意味着Java拥有最广泛的就业市场。
Java历史
Java最早是由SUN公司（已被Oracle收购）的詹姆斯·高斯林（高司令，人称Java之父）在上个世纪90年代初开发的一种编程语言，最初被命名为Oak，目标是针对小型家电设备的嵌入式应用，结果市场没啥反响。谁料到互联网的崛起，让Oak重新焕发了生机，于是SUN公司改造了Oak，在1995年以Java的名称正式发布，原因是Oak已经被人注册了，因此SUN注册了Java这个商标。随着互联网的高速发展，Java逐渐成为最重要的网络编程语言。
Java介于编译型语言和解释型语言之间。编译型语言如C、C++，代码是直接编译成机器码执行，但是不同的平台（x86、ARM等）CPU的指令集不同，因此，需要编译出每一种平台的对应机器码。解释型语言如Python、Ruby没有这个问题，可以由解释器直接加载源码然后运行，代价是运行效率太低。而Java是将代码编译成一种“字节码”，它类似于抽象的CPU指令，然后，针对不同平台编写虚拟机，不同平台的虚拟机负责加载字节码并执行，这样就实现了“一次编写，到处运行”的效果。当然，这是针对Java开发者而言。对于虚拟机，需要为每个平台分别开发。为了保证不同平台、不同公司开发的虚拟机都能正确执行Java字节码，SUN公司制定了一系列的Java虚拟机规范。从实践的角度看，JVM的兼容性做得非常好，低版本的Java字节码完全可以正常运行在高版本的JVM上。
随着Java的发展，SUN给Java又分出了三个不同版本：
- Java SE：Standard Edition
- Java EE：Enterprise Edition
- Java ME：Micro Edition
这三者之间有啥关系呢？
┌───────────────────────────┐
│Java EE │
│ ┌────────────────────┐ │
│ │Java SE │ │
│ │ ┌─────────────┐ │ │
│ │ │ Java ME │ │ │
│ │ └─────────────┘ │ │
│ └────────────────────┘ │
└───────────────────────────┘简单来说，Java SE就是标准版，包含标准的JVM和标准库，而Java EE是企业版，它只是在Java SE的基础上加上了大量的API和库，以便方便开发Web应用、数据库、消息服务等，Java EE的应用使用的虚拟机和Java SE完全相同。
Java ME就和Java SE不同，它是一个针对嵌入式设备的“瘦身版”，Java SE的标准库无法在Java ME上使用，Java ME的虚拟机也是“瘦身版”。
毫无疑问，Java SE是整个Java平台的核心，而Java EE是进一步学习Web应用所必须的。我们熟悉的Spring等框架都是Java EE开源生态系统的一部分。不幸的是，Java ME从来没有真正流行起来，反而是Android开发成为了移动平台的标准之一，因此，没有特殊需求，不建议学习Java ME。
因此我们推荐的Java学习路线图如下：
- 首先要学习Java SE，掌握Java语言本身、Java核心开发技术以及Java标准库的使用；
- 如果继续学习Java EE，那么Spring框架、数据库开发、分布式架构就是需要学习的；
- 如果要学习大数据开发，那么Hadoop、Spark、Flink这些大数据平台就是需要学习的，他们都基于Java或Scala开发；
- 如果想要学习移动开发，那么就深入Android平台，掌握Android App开发。
无论怎么选择，Java SE的核心技术是基础，这个教程的目的就是让你完全精通Java SE并掌握Java EE！
Java版本
从1996年发布1.0版本开始，到目前为止，最新的Java版本是Java 21：
| 时间 | 版本 |
|---|---|
| 1996 | 1.0 |
| 1997 | 1.1 |
| 1998 | 1.2 |
| 2000 | 1.3 |
| 2002 | 1.4 |
| 2004 | 1.5 / 5.0 |
| 2005 | 1.6 / 6.0 |
| 2011 | 1.7 / 7.0 |
| 2014 | 1.8 / 8.0 |
| 2017/9 | 1.9 / 9.0 |
| 2018/3 | 10 |
| 2018/9 | 11 |
| 2019/3 | 12 |
| 2019/9 | 13 |
| 2020/3 | 14 |
| 2020/9 | 15 |
| 2021/3 | 16 |
| 2021/9 | 17 |
| 2022/3 | 18 |
| 2022/9 | 19 |
| 2023/3 | 20 |
| 2023/9 | 21 |
| 2024/3 | 22 |
| 2024/9 | 23 |
名词解释
初学者学Java，经常听到JDK、JRE这些名词，它们到底是啥？
- JDK：Java Development Kit
- JRE：Java Runtime Environment
简单地说，JRE就是运行Java字节码的虚拟机。但是，如果只有Java源码，要编译成Java字节码，就需要JDK，因为JDK除了包含JRE，还提供了编译器、调试器等开发工具。
二者关系如下：
┌─ ┌──────────────────────────────────┐
│ │ Compiler, debugger, etc. │
│ └──────────────────────────────────┘
JDK ┌─ ┌──────────────────────────────────┐
│ │ │ │
│ JRE │ JVM + Runtime Library │
│ │ │ │
└─ └─ └──────────────────────────────────┘
┌───────┐┌───────┐┌───────┐┌───────┐
│Windows││ Linux ││ macOS ││others │
└───────┘└───────┘└───────┘└───────┘要学习Java开发，当然需要安装JDK了。
JSR、JCP
- JSR规范：Java Specification Request
- JCP组织：Java Community Process
为了保证Java语言的规范性，SUN公司搞了一个JSR规范，凡是想给Java平台加一个功能，比如说访问数据库的功能，大家要先创建一个JSR规范，定义好接口，这样，各个数据库厂商都按照规范写出Java驱动程序，开发者就不用担心自己写的数据库代码在MySQL上能跑，却不能跑在PostgreSQL上。
所以JSR是一系列的规范，从JVM的内存模型到Web程序接口，全部都标准化了。而负责审核JSR的组织就是JCP。
一个JSR规范发布时，为了让大家有个参考，还要同时发布一个“参考实现”，以及一个“兼容性测试套件”：
- RI：Reference Implementation
- TCK：Technology Compatibility Kit
比如有人提议要搞一个基于Java开发的消息服务器，这个提议很好啊，但是光有提议还不行，得贴出真正能跑的代码，这就是RI。如果有其他人也想开发这样一个消息服务器，如何保证这些消息服务器对开发者来说接口、功能都是相同的？所以还得提供TCK。
通常来说，RI只是一个“能跑”的正确的代码，它不追求速度，所以，如果真正要选择一个Java的消息服务器，一般是没人用RI的，大家都会选择一个有竞争力的商用或开源产品。
安装JDK
因为Java程序必须运行在JVM之上，所以，我们第一件事情就是安装JDK。
搜索JDK 23，确保从Oracle的官网下载最新的稳定版JDK：
Java SE Development Kit 23 downloads
Linux macOS Windows
-------
x64 Compressed Archive Download
x64 Installer Download
x64 MSI Installer Download选择合适的操作系统与安装包，找到Java SE 23的下载链接Download，下载安装即可。Windows优先选x64 MSI Installer，Linux和macOS要根据自己电脑的CPU是ARM还是x86来选择合适的安装包。
设置环境变量
安装完JDK后，需要设置一个JAVA_HOME的环境变量，它指向JDK的安装目录。在Windows下，它是安装目录，类似：
C:\Program Files\Java\jdk-23在Mac下，它在~/.bash_profile或~/.zprofile里，它是：
export JAVA_HOME=`/usr/libexec/java_home -v 23`然后，把JAVA_HOME的bin目录附加到系统环境变量PATH上。在Windows下，它长这样：
Path=%JAVA_HOME%\bin;<现有的其他路径>在Mac下，它在~/.bash_profile或~/.zprofile里，长这样：
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH把JAVA_HOME的bin目录添加到PATH中是为了在任意文件夹下都可以运行java。打开命令提示符窗口，输入命令java -version，如果一切正常，你会看到如下输出：
┌────────────────────────────────────────────────────────┐
│Command Prompt - □ x │
├────────────────────────────────────────────────────────┤
│Microsoft Windows [Version 10.0.0] │
│(c) 2015 Microsoft Corporation. All rights reserved. │
│ │
│C:\> java -version │
│java version "23" ... │
│Java(TM) SE Runtime Environment │
│Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM │
│ │
│C:\> │
│ │
└────────────────────────────────────────────────────────┘如果你看到的版本号不是23，而是15、1.8之类，说明系统存在多个JDK，且默认JDK不是JDK 23，需要把JDK 23提到PATH前面。
如果你得到一个错误输出：
┌────────────────────────────────────────────────────────┐
│Command Prompt - □ x │
├────────────────────────────────────────────────────────┤
│Microsoft Windows [Version 10.0.0] │
│(c) 2015 Microsoft Corporation. All rights reserved. │
│ │
│C:\> java -version │
│'java' is not recognized as an internal or external comm│
│and, operable program or batch file. │
│ │
│C:\> │
│ │
└────────────────────────────────────────────────────────┘这是因为系统无法找到Java虚拟机的程序java.exe，需要检查JAVA_HOME和PATH的配置。
可以参考如何设置或更改PATH系统变量。
JDK
细心的童鞋还可以在JAVA_HOME的bin目录下找到很多可执行文件：
- java：这个可执行程序其实就是JVM，运行Java程序，就是启动JVM，然后让JVM执行指定的编译后的代码；
- javac：这是Java的编译器，它用于把Java源码文件（以
.java后缀结尾）编译为Java字节码文件（以.class后缀结尾）； - jar：用于把一组
.class文件打包成一个.jar文件，便于发布； - javadoc：用于从Java源码中自动提取注释并生成文档；
- jdb：Java调试器，用于开发阶段的运行调试。
第一个Java程序
我们来编写第一个Java程序。打开文本编辑器，输入以下代码：
public class Hello {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello, world!");
}
}在一个Java程序中，你总能找到一个类似：
public class Hello {
...
}的定义，这个定义被称为class（类），这里的类名是Hello，大小写敏感，class用来定义一个类，public表示这个类是公开的，public、class都是Java的关键字，必须小写，Hello是类的名字，按照习惯，首字母H要大写。而花括号{}中间则是类的定义。
注意到类的定义中，我们定义了一个名为main的方法：
public static void main(String[] args) {
...
}方法是可执行的代码块，一个方法除了方法名main，还有用()括起来的方法参数，这里的main方法有一个参数，参数类型是String[]，参数名是args，public、static用来修饰方法，这里表示它是一个公开的静态方法，void是方法的返回类型，而花括号{}中间的就是方法的代码。
方法的代码每一行用;结束，这里只有一行代码，就是：
System.out.println("Hello, world!");它用来打印一个字符串到屏幕上。
Java规定，某个类定义的public static void main(String[] args)是Java程序的固定入口方法，因此，Java程序总是从main方法开始执行。
注意到Java源码的缩进不是必须的，但是用缩进后，格式好看，很容易看出代码块的开始和结束，缩进一般是4个空格或者一个tab。
最后，当我们把代码保存为文件时，文件名必须是Hello.java，而且文件名也要注意大小写，因为要和我们定义的类名Hello完全保持一致。
如何运行Java程序
Java源码本质上是一个文本文件，我们需要先用javac把Hello.java编译成字节码文件Hello.class，然后，用java命令执行这个字节码文件：
┌──────────────────┐
│ Hello.java │◀── source code
└──────────────────┘
│ compile
▼
┌──────────────────┐
│ Hello.class │◀── byte code
└──────────────────┘
│ execute
▼
┌──────────────────┐
│ Run on JVM │
└──────────────────┘因此，可执行文件javac是编译器，而可执行文件java就是虚拟机。
第一步，在保存Hello.java的目录下执行命令javac Hello.java：
$ javac Hello.java如果源代码无误，上述命令不会有任何输出，而当前目录下会产生一个Hello.class文件：
$ ls
Hello.class Hello.java第二步，执行Hello.class，使用命令java Hello（注意不是java Hello.class）：
$ java Hello
Hello, world!注意：给虚拟机传递的参数Hello是我们定义的类名，虚拟机自动查找对应的class文件并执行。
如果执行java Hello报错：
$ java Hello
Error: Could not find or load main class Hello
Caused by: java.lang.ClassNotFoundException: Hello出现ClassNotFoundException信息，说明在当前目录下并没有Hello.class这个文件，请切换到Hello.class的目录，然后执行java Hello。
有一些童鞋可能知道，直接运行java Hello.java也是可以的：
$ java Hello.java
Hello, world!这是Java 11新增的一个功能，它可以直接运行一个单文件源码！
需要注意的是，在实际项目中，单个不依赖第三方库的Java源码是非常罕见的，所以，绝大多数情况下，我们无法直接运行一个Java源码文件，原因是它需要依赖其他的库。
小结
一个Java源码只能定义一个public类型的class，并且class名称和文件名要完全一致；
使用javac可以将.java源码编译成.class字节码；
使用java可以运行一个已编译的Java程序，参数是类名。
使用IDE
IDE是集成开发环境：Integrated Development Environment的缩写。
使用IDE的好处在于，可以把编写代码、组织项目、编译、运行、调试等放到一个环境中运行，能极大地提高开发效率。
IDE提升开发效率主要靠以下几点：
- 编辑器的自动提示，可以大大提高敲代码的速度；
- 代码修改后可以自动重新编译，并直接运行；
- 可以方便地进行断点调试。
目前，流行的用于Java开发的IDE有：
Eclipse
Eclipse是由IBM开发并捐赠给开源社区的一个IDE，也是目前应用最广泛的IDE。Eclipse的特点是它本身是Java开发的，并且基于插件结构，即使是对Java开发的支持也是通过插件JDT实现的。
除了用于Java开发，Eclipse配合插件也可以作为C/C++开发环境、PHP开发环境、Rust开发环境等。
IntelliJ Idea
IntelliJ Idea是由JetBrains公司开发的一个功能强大的IDE，分为免费版和商用付费版。JetBrains公司的IDE平台也是基于IDE平台+语言插件的模式，支持Python开发环境、Ruby开发环境、PHP开发环境等，这些开发环境也分为免费版和付费版。
NetBeans
NetBeans是最早由SUN开发的开源IDE，由于使用人数较少，目前已不再流行。
使用Eclipse
你可以使用任何IDE进行Java学习和开发。我们不讨论任何关于IDE的优劣，本教程使用Eclipse作为开发演示环境，原因在于：
- 完全免费使用；
- 所有功能完全满足Java开发需求。
安装Eclipse
Eclipse的发行版提供了预打包的开发环境，包括Java、JavaEE、C++、PHP、Rust等。从这里下载：
我们需要下载的版本是Eclipse IDE for Java Developers。
根据操作系统是Windows、Mac还是Linux，从右边选择对应的下载链接。
设置Eclipse
下载并安装完成后，我们启动Eclipse，对IDE环境做一个基本设置：
选择菜单“Eclipse/Window”-“Preferences”，打开配置对话框：
我们需要调整以下设置项：
General > Editors > Text Editors
钩上“Show line numbers”，这样编辑器会显示行号；
General > Workspace
钩上“Refresh using native hooks or polling”，这样Eclipse会自动刷新文件夹的改动；
对于“Text file encoding”，如果Default不是UTF-8，一定要改为“Other：UTF-8”，所有文本文件均使用UTF-8编码；
对于“New text file line delimiter”，建议使用Unix，即换行符使用\n而不是Windows的\r\n。
Java > Compiler
将“Compiler compliance level”设置为20，本教程的所有代码均使用Java 20的语法，并且编译到Java 20的版本。
去掉“Use default compliance settings”并钩上“Enable preview features for Java 20”，这样我们就可以使用Java 20的预览功能。
注意：如果Compiler compliance level没有22这个选项，请更新到最新版Eclipse。如果更新后还是没有22，打开Help - Eclipse Marketplace，搜索Java 22 Support安装后重启即可。
Java > Installed JREs
在Installed JREs中应该看到Java SE 20，如果还有其他的JRE，可以删除，以确保Java SE 20是默认的JRE。
Eclipse IDE结构
打开Eclipse后，整个IDE由若干个区域组成：
- 中间可编辑的文本区（见1）是编辑器，用于编辑源码；
- 分布在左右和下方的是视图：
- Package Exploroer（见2）是Java项目的视图
- Console（见3）是命令行输出视图
- Outline（见4）是当前正在编辑的Java源码的结构视图
- 视图可以任意组合，然后把一组视图定义成一个Perspective（见5），Eclipse预定义了Java、Debug等几个Perspective，用于快速切换。
新建Java项目
在Eclipse菜单选择“File”-“New”-“Java Project”，填入HelloWorld，JRE选择Java SE 22。
暂时不要勾选“Create module-info.java file”，因为模块化机制我们后面才会讲到。
点击“Finish”就成功创建了一个名为HelloWorld的Java工程。
新建Java文件并运行
展开HelloWorld工程，选中源码目录src，点击右键，在弹出菜单中选择“New”-“Class”。
在弹出的对话框中，Name一栏填入Hello。
点击”Finish“，就自动在src目录下创建了一个名为Hello.java的源文件。我们双击打开这个源文件，填上代码。
保存，然后选中文件Hello.java，点击右键，在弹出的菜单中选中“Run As...”-“Java Application”。
在Console窗口中就可以看到运行结果。
如果没有在主界面中看到Console窗口，请选中菜单“Window”-“Show View”-“Console”，即可显示。