第一章：Java 环境的搭建（⭐）

1.1 C 语言 VS Java 语言

C 语言的软件设计思想 VS Java 语言的软件设计思想，如下所示：

提醒

① Java 语言编写的应用是直接运行在 JVM（Java 虚拟机）上，体现了分层的软件设计思想；并且，这种分层的软件设计思想给 Java 语言带来了跨平台性和自动内存管理等方面的功能。
② C 语言编写的应用是直接运行在操作系统之上，其设计哲学是：简洁、高效、直接控制底层。

C 语言 VS Java 语言

虽然 C 语言和 Java 语言有很多相似之处，但在设计理念、运行环境、内存管理等方面有显著差异。

提醒

点我查看 C 语言和 Java 语言之间的差异

对比角度	C 语言	Java 语言
编译与解释	编译型语言，源代码编译为机器码直接执行，效率高。	解释与编译结合，源代码编译为字节码，通过 JVM 解释运行。
平台依赖性	与操作系统和硬件平台紧密结合，跨平台能力较弱。	通过 JVM 实现跨平台，"编写一次，到处运行"。
内存管理	手动管理内存，需显式分配与释放，容易出现内存泄漏。	自动垃圾回收，简化内存管理，降低内存泄漏风险。
指针	支持指针，能直接操作内存，但可能导致安全问题。	不支持指针操作，避免内存安全隐患。
编程范式	过程化编程，主要通过函数调用组织程序。	完全的面向对象编程，一切皆为对象。
异常处理	不支持异常处理，错误处理通过返回值或全局变量实现。	提供强大的异常处理机制，通过 try-catch-finally 块处理。
标准库与生态	标准库简洁，需大量使用第三方库开发复杂应用。	标准库丰富，拥有庞大生态系统和社区支持。
运行时性能	直接编译成机器码，性能高，适合高性能要求的场景。	运行在虚拟机上，性能稍低，但通过 JIT 等优化提升效率。
多线程支持	依赖操作系统 API（如：pthread），多线程编程较为复杂。	内置多线程支持，提供 Thread 类和并发工具类。
应用场景	系统级编程，如操作系统、嵌入式系统、驱动程序等。	企业级应用、Web 开发、Android 开发、大数据处理等。

重要

总结：

① C 语言适合底层编程、系统级开发，性能高、控制力强，但对程序员的要求也更高。
② Java 语言则更适合应用层开发，拥有丰富的库和工具支持，开发效率更高，并且由于自动内存管理和异常处理，编写的代码通常更加安全和健壮。
③ 两者各有优势，选择使用哪种语言应根据项目需求和开发环境来决定。

1.2 JDK、JRE 和 JVM

1.2.1 JDK

JDK（Java Development Kit，Java 开发工具包）是用于开发 Java 应用程序的。JDK 是由 JRE（Java Runtime Environment，Java 运行时环境）、编译器（javac）、解释器（java）、调试工具（jdb）以及内存分析工具（jhat）等组成。JDK 负责编译、调试和执行。JDK 和平台相关，应为每个平台都需要不同的 JDK。
JDK 的工作原理，如下所示：

提醒

① JDK 中包含了 Java 编译器（javac），该编译器负责将 Java 代码转换为字节码（class）。字节码是 Java 虚拟机（JVM）可以理解的中间码。
② Java 代码由 JVM 执行，JVM 是 JDK 的一部分。
③ 在实际开发中，可以使用 JDK 提供的工具调试 Java 代码中可能存在的错误或 bug 。

JDK 的架构，如下所示：

JDK、JRE、JVM

1.2.2 JRE

JRE（Java Runtime Environment，Java 运行时环境）可以用来运行 Java 应用程序，它包含了 JVM 和核心类库以及一些其它的文件。
JRE 的架构，如下所示：

JDK、JRE、JVM

JRE 的组成，包括：JVM（Java 虚拟机）、部署技术、类加载器子系统、字节码验证器等。

重要

JDK9 之后取消了 JRE 的独立安装，原因如下：

① 模块化（JDK 9 之后）：Java 9 引入了模块化系统，JDK 本身就包含了 JRE，开发者可以根据需要选择所需模块，不再需要单独安装 JRE。
② 简化管理：过去，JDK 和 JRE 需要分别维护，取消单独的 JRE 可以简化版本管理和更新。
③ 统一工具：JDK 包含开发工具和运行时环境，开发者和服务器管理员通常都需要完整的 JDK，减少了安装和配置的复杂性。
④ 现代应用需求：随着云原生、容器化等技术的兴起，JDK 完全可以满足运行时需求，不再需要分开 JDK 和 JRE。

1.2.3 JVM

JVM（Java Virtual Machine，Java 虚拟机）是 JRE 的一部分。JVM 为 Java 应用程序提供运行时环境的规范。JRE 提供运行 Java 应用程序的资源和库，JVM 是其中负责执行字节码的核心组件。JVM 负责将字节码转换为特定于机器的代码。
JVM 的架构，如下所示：

JVM 的工作流程：
- ① 加载（Loading）：加载涉及将类的字节码引入内存，这是在 JVM 中执行的第一步。
- ② 链接（Linking）：在这里，进行字节码验证。类文件由 JVM 解析，并分为方法、字段等基本元素。验证字节码以防止未经授权的访问并确保内存安全非常重要。
  - 验证（Verification）：它验证并确保字节码符合 JVM 安全性的结构规则。检查正确的数据类型处理和对对象的有效引用等规则。
  - 准备（Preparation）：将内存分配给静态字段，并使用默认值初始化它们。它确保可以使用类的静态数据。
  - 解析（Resolution）：它用于将符号引用解析为具体引用
- ③ 初始化（Initialization）：在初始化期间，static 初始值设定项和 static 字段的执行顺序遵循它们在代码中定义的顺序。这是为了确保在投入使用之前正确初始化这些类。

1.2.4 总结

JDK、JRE 和 JVM 之间的区别，如下所示：

概念	功能	组成	用途
JDK（Java Development Kit）	提供 Java 开发所需的完整工具包，包括开发、编译、调试等工具。	包含 JRE（Java 运行环境）和开发工具，如： `javac`（编译器）、`jdb`（调试器）。	用于 Java 程序的开发和调试。
JRE（Java Runtime Environment）	提供运行 Java 程序所需的环境，不包括开发工具。	包含 JVM 和 Java 类库。	用于运行 Java 程序。
JVM（Java Virtual Machine）	执行 Java 字节码的虚拟机，负责将字节码转换为本地机器码并执行。	内存管理、垃圾回收、字节码执行等功能。	用于 Java 程序的执行，提供跨平台支持。

1.3 JDK 的安装和配置

1.3.1 手动版

① 去 Oracle 官网下载指定的 JDK 版本：

② 下一步安装即可：

③ 测试是否安装或配置成功：

cmd

javac -version

④ 去除默认配置的环境变量：

注意

① JDK 17 在默认安装的时候，会将 JDK 的部分开发工具配置到环境变量中；但是，这却并非我们所希望的。
② 我们希望将 JDK 的所有开发工具都配置到环境变量中；此时，就需要在环境变量中将 JDK 默认的配置删除。

⑤ 配置 JAVA_HOME 环境变量，对应的值是 D:\develop\Java\jdk-17：

⑥ 配置 Path 环境变量，对应的值是%JAVA_HOME%\bin：

⑦ 测试是否安装或配置成功：

cmd

javac -version

1.3.2 自动版

cmd

mkdir d:\develop\java\jdk-17

② 查询 JDK 的版本：

cmd

winget search jdk

cmd

winget install --id Oracle.JDK.17 -l d:\develop\java\jdk-17

④ 查看本地是否安装成功：

cmd

winget list jdk

⑤ 去除默认配置的环境变量：

注意

① JDK 17 在默认安装的时候，会将 JDK 的部分开发工具配置到环境变量中；但是，这却并非我们所希望的。
② 我们希望将 JDK 的所有开发工具都配置到环境变量中；此时，就需要在环境变量中将 JDK 默认的配置删除。

⑤ 配置环境变量：

cmd 设置用户环境变量cmd 设置系统环境变量powershell 设置用户环境变量powershell 设置系统环境变量

cmd

:: 设置 JAVA_HOME 环境变量为用户级别
setx JAVA_HOME "D:\develop\java\jdk-17"
:: 更新 PATH 环境变量，添加 JDK 的 bin 目录到 PATH 中（用户级别）
setx Path ^%JAVA_HOME^%"\bin;%Path%"

cmd

:: 设置 JAVA_HOME 环境变量为系统级别
setx JAVA_HOME "D:\develop\java\jdk-17" /M
:: 更新 PATH 环境变量，添加 JDK 的 bin 目录到 PATH 中（系统级别）
setx Path ^%JAVA_HOME^%"\bin;%Path%" /M

powershell

[System.Environment]::SetEnvironmentVariable('JAVA_HOME', 'D:\develop\java\jdk-17', [System.EnvironmentVariableTarget]::User)
$env:Path += ";%JAVA_HOME%\bin"
[System.Environment]::SetEnvironmentVariable('Path', $env:Path, [System.EnvironmentVariableTarget]::User)

powershell

[System.Environment]::SetEnvironmentVariable('JAVA_HOME', 'D:\develop\java\jdk-17', [System.EnvironmentVariableTarget]::Machine)
$env:Path += ";%JAVA_HOME%\bin"
[System.Environment]::SetEnvironmentVariable('Path', $env:Path, [System.EnvironmentVariableTarget]::Machine)

注意

① 使用上述命令设置环境变量时，虽然会立即生效，但是仅对新的 cmd 或 powershell 生效，当前打开的 cmd 窗口或 powershell 窗口是不会立即看到更新的环境变量的。
② 请另开一个新的 cmd 窗口或 powershell 窗口去验证是否生效。

⑥ 测试是否安装或配置成功：

cmd

javac -version

1.4 JDK17 的目录结构说明

JDK 17 的目录结构基本上与之前的 JDK 版本类似，但随着模块化（JDK 9 引入）和一些组件的精简，目录内容可能有所调整。
以下是 JDK 17 目录的常见结构及其作用：

txt

├─📁 bin------------------------- # 二进制可执行文件目录
│ ├─📄 jar.exe------------------- # Java 归档工具
│ ├─📄 java.exe------------------ # 运行 Java 应用程序
│ ├─📄 javac.exe----------------- # Java 编译器
│ ├─📄 javadoc.exe--------------- # 生成文档
│ └─📄 jdb.exe------------------- # 调试工具
├─📁 conf------------------------ # JDK 相关的配置文件的目录
│ ├─📁 management
│ ├─📁 security
│ ├─📄 logging.properties-------- # 网络配置
│ ├─📄 net.properties
│ └─📄 sound.properties
├─📁 include--------------------- # JNI 相关的头文件的目录
│ ├─📁 win32
│ ├─📄 classfile_constants.h
│ ├─📄 jawt.h
│ ├─📄 jdwpTransport.h
│ ├─📄 jni.h
│ ├─📄 jvmti.h
│ └─📄 jvmticmlr.h
├─📁 jmods----------------------- # JDK 本身的模块，用于自定义 JDK 运行环境
│ ├─📄 java.base.jmod 
│ ├─📄 java.compiler.jmod
│ ├─📄 java.datatransfer.jmod
│ ├─📄 java.desktop.jmod
│ ├─📄 java.instrument.jmod
│ └─📄 java.logging.jmod
├─📁 legal----------------------- # 所有 JDK 组件的许可证文件
├─📁 lib------------------------- # 核心库，关键 JDK 运行库（不直接包含 rt.jar）
│ ├─📁 jfr
│ │ ├─📄 default.jfc
│ │ └─📄 profile.jfc
│ ├─📁 security------------------ # 安全相关
│ ├─📄 classlist----------------- # 预加载类列表
│ ├─📄 ct.sym
│ ├─📄 jvm.lib
│ ├─📄 modules------------------- # JVM 运行时的模块化 class 存储
│ └─📄 psfont.properties.ja
├─📄 LICENSE--------------------- # 开源许可证
├─📄 README---------------------- # 说明文档
└─📄 release--------------------- # 纯文本文件，包含 JDK 版本信息

第二章：Java 入门程序（⭐）

2.1 开发 Java 程序的步骤

开发 Java 程序的步骤，如下所示：

其具体的步骤，如下所示：
- ① 编写源代码：将 Java 代码编写到扩展名为 .java 的文件中。
- ② 编译：通过 javac 命令对该 Java 源文件（*.java）进行编译，生成字节码文件（*.class）。
- ③ 运行：通过 java 命令运行生成的字节码文件（*.class）。

2.2 安装 Notepad++

2.2.1 手动版

① 去 Notepad++ 官网下载安装包：

② 下一步安装：

2.2.2 自动版

① 查询 Notepad++ ：

cmd

winget search notepadplus

② 安装 Notepad++ ：

cmd

winget install --id Notepad++.Notepad++

③ 查询本地是否安装成功：

cmd

winget list notepadplus

2.3 HelloWorld（入门程序）

① 使用 Notepad++ 新建 HelloWorld.java文件，并在该文件中编写入门程序：

java

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

② 使用 javac 命令编译 Java 源程序：

cmd

javac HelloWorld.java

③ 使用 java 命令执行字节码文件：

cmd

java HelloWorld

2.4 Java 中的注释

2.4.1 概述

在 Java 中，注释用于向代码添加说明或解释，它们不会被程序编译执行。
Java 提供了三种类型的注释：单行注释、多行注释和文档注释。

2.4.2 单行注释

语法：

java

// 单行注释

功能：单行注释用于注释掉一行代码，// 后面的所有内容都视为注释。
示例：

java

public class HelloWorld {
	public static void main(String[] args){
		// 这是一个单行注释
		int a = 5; // 这是行尾注释
	}
}

2.4.3 多行注释

语法：

java

/*
	多行注释
	多行注释
	...
*/

功能：多行注释用于注释掉多行代码。它的语法是使用 /* 开始，*/ 结束，注释内容位于这两个符号之间。
示例：

java

public class HelloWorld {
	public static void main(String[] args){
		/*
		  这是一个多行注释
		  可以注释多行内容
		*/
		int a = 5;
	}
}

2.4.5 文档注释

语法：

java

/**
 * ...
 * @param a ...
 * @param b ...
 * @return ...
 */

功能：文档注释用于生成 API 文档，通常用于类、方法或字段的注释。它的语法是使用 /** 开始，*/ 结束，通常用于为方法或类提供详细描述。

提醒

① 文档注释通常与 Javadoc 工具一起使用。
② Javadoc 会自动解析这些文档注释并生成 HTML 格式的 API 文档。

示例：

java

public class HelloWorld {
	
	/**
	 * 这是一个方法，用于计算两个数的和。
	 * @param a 第一个数
	 * @param b 第二个数
	 * @return 返回 a 和 b 的和
	 */
	public static int sum(int a, int b) {
		return a + b;
	}
	
	public static void main(String[] args){
		int result = sum(1,2);
		System.out.println(result);
	}
}

2.5 HelloWorld（入门程序）解析

我们可以使用文档注释来对 HelloWorld （入门程序）进行解析。

注意

① 如果类是使用 public 修饰的，类名需要和 Java 源文件的名称保持一致。
② 程序中的标点符号必须是英文的。
③ 不要将 main 写成 mian ！！！
④ System 和 String 的首字母 S 都需要大写，因为其是类，通常类名遵循大驼峰规则。
⑤ 大括号都是成对出现的，缺一不可
⑥ Java 方法由一条条语句构成，每个语句以 ; 结束。
⑦ Java 语言严格区分大小写。
⑧ 一个源文件中最多有一个 public 类，其它类的个数不限，如果源文件包含一个 public 类，则文件名必须按该类名命名。

示例：

java

/**
* public class HelloWorld 是定义一个类
* class：代表的就是类，类是 java 程序最基本的组成单元，所有代码都需要在类中写
* class 后面跟的名字叫做类名，类名要和 java 文件名保持一致
*/
public class HelloWorld {
	/**
	* public static void main(String[] args) 程序的入口
	* JVM 执行的时候，会从 main 方法开始执行
	*/
	public static void main(String[] args){
		/* 输出语句，用于向控制台（终端）输出信息 */
		System.out.println("Hello World!!!");
	}
}

2.6 源文件名（java 文件名）和类名的一致性问题

① 类名并非一定要和 java 文件名一致。但是，如果类名使用 pubilc 修饰，类名必须和 java 文件名保持一致。

HelloWorld2.java

java

/**
* public class HelloWorld 是定义一个类
* class：代表的就是类，类是 java 程序最基本的组成单元，所有代码都需要在类中写
* class 后面跟的名字叫做类名，类名要和 java 文件名保持一致
*/
class HelloWorld {
	/**
	* public static void main(String[] args) 程序的入口
	* JVM 执行的时候，会从 main 方法开始执行
	*/
	public static void main(String[] args){
		/* 输出语句，用于向控制台（终端）输出信息 */
		System.out.println("Hello World!!!");
	}
}

② 一个源文件中是否可以有多个类；但是，一个源文件中有且只能有一个 pubilc 修饰的类。
③ main 方法必须写在带 public 的类中。

2.7 println 方法和 print 方法的异同点

2.7.1 概述

在 Java 中，println() 和 print() 都是 System.out 对象的方法，常用于输出信息到控制台。

2.7.2 相同点

① 输出内容：两者都可以输出任何类型的数据（字符串、数字、对象等）。它们会将指定的内容打印到控制台。
② 都是 System.out 的方法：这两个方法都属于 System.out，System.out 是一个 PrintStream 对象，提供了多种输出方法。

2.7.3 不同点

① 换行行为：

方法	特点	说明
`println()`	会在输出内容后自动换行。	输出完成后光标会移动到下一行的开始位置。
`print()`	不会自动换行。	输出内容后光标仍然停留在当前行的末尾，下一次输出会继续在当前行显示。

② 应用场景：

方法	应用场景
`println()`	适用于希望输出后换行的场景，如：打印日志、显示结果时，每条信息之间需要分开显示。
`print()`	适用于输出时不希望换行的场景，如：在一行内打印多个信息或进度条等。

提醒

① 在实际开发中，其实 println() 并不会应用于打印日志，因为我们会搭建日志框架，如：Log4j 等，并不会在系统中，直接使用 println() 。
② 并且，我们也会搭建日志平台，会通过日志框架将业务过程中产生的日志，定期同步到日志平台中，以便日后分析！！！

示例：

HelloWorld.java

java

public class HelloWorld {
	public static void main(String[] args){
		System.out.print("Hello, ");
		System.out.print("World! ");
		System.out.println("This is on a new line.");
		System.out.println("This is the second line.");
	}
}

输出结果

txt

Hello, World! This is on a new line.
This is the second line.

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第一章：Java 环境的搭建（⭐） ​

1.1 C 语言 VS Java 语言 ​

1.2 JDK、JRE 和 JVM ​

1.2.1 JDK ​

1.2.2 JRE ​

1.2.3 JVM ​

1.2.4 总结 ​

1.3 JDK 的安装和配置 ​

1.3.1 手动版 ​

1.3.2 自动版 ​

1.4 JDK17 的目录结构说明 ​

第二章：Java 入门程序（⭐） ​

2.1 开发 Java 程序的步骤 ​

2.2 安装 Notepad++ ​

2.2.1 手动版 ​

2.2.2 自动版 ​

2.3 HelloWorld（入门程序） ​

2.4 Java 中的注释 ​

2.4.1 概述 ​

2.4.2 单行注释 ​

2.4.3 多行注释 ​

2.4.5 文档注释 ​

2.5 HelloWorld（入门程序）解析 ​

2.6 源文件名（java 文件名）和类名的一致性问题 ​

2.7 println 方法和 print 方法的异同点 ​

2.7.1 概述 ​

2.7.2 相同点 ​

2.7.3 不同点 ​

第一章：Java 环境的搭建（⭐）

1.1 C 语言 VS Java 语言

1.2 JDK、JRE 和 JVM

1.2.1 JDK

1.2.2 JRE

1.2.3 JVM

1.2.4 总结

1.3 JDK 的安装和配置

1.3.1 手动版

1.3.2 自动版

1.4 JDK17 的目录结构说明

第二章：Java 入门程序（⭐）

2.1 开发 Java 程序的步骤

2.2 安装 Notepad++

2.2.1 手动版

2.2.2 自动版

2.3 HelloWorld（入门程序）

2.4 Java 中的注释

2.4.1 概述

2.4.2 单行注释

2.4.3 多行注释

2.4.5 文档注释

2.5 HelloWorld（入门程序）解析

2.6 源文件名（java 文件名）和类名的一致性问题

2.7 println 方法和 print 方法的异同点

2.7.1 概述

2.7.2 相同点

2.7.3 不同点