如何開始學習 Java

Java語言

Java 不僅僅是一種編程語言。它是一個具有廣泛功能的完整軟件平台。該平台的主要組成部分是：

• 用於編寫和運行 Java 程序的基本工具。
• 庫和類（語言的核心）。它們提供 Java 的基本編程功能：異常處理、多線程、集合、日誌記錄、反射、安全、網絡、XML 處理、序列化、正則表達式。
• 用於部署和自動啟動應用程序的工具。
• 用於創建前端（GUI、用戶界面）的工具。這些可以在 JavaFX、Swing 和 Java2D 庫的類中找到。
• 用於通過網絡遠程處理數據庫的庫，例如 JDBC、JNDI、RMI 和 Java RMI-IIOP。

如果您想了解有關 Java 類和工具的更多信息，請閱讀Oracle 文檔。它擁有一切。Java JDK 1.0，第一個版本，“只”包含了幾百個類。但現在這個數字已經增加到數千人。在該語言的整個生命週期中，其創建者進行了大量更改以提高其安全性、功能性和可移植性。由於開發人員的不斷改進和支持，Java 始終與 IT 技術的發展同步。結果，我們現在擁有了一種最先進的語言，其主要特徵是：

• 進入門檻低。
  學習 Java 比大多數具有類似 C 語法的語言更容易。

• 面向對象。
  Java 中的程序是基於對象和對象之間的交互構建的。這使您可以享受 OOP 的所有優勢。

• 可移植性。
  由於使用了解釋器（Java 虛擬機），程序可以運行在各種平台和設備上。

• 平台獨立性
  為一個平台編寫的 Java 程序被編譯成可以在其他平台上運行的中間字節代碼，因為它由 JVM 為每個特定平台解釋。

• 先進的多線程。
  Java 工具讓您可以控制多個線程的執行，這意味著您可以創建多線程應用程序。

• 安全。
  由於 JVM 具有內置的字節碼驗證，並且 Java 沒有手動內存管理、跟踪堆棧溢出以及具有各種 API 可以讓您控制安全性，因此您可以用 Java 創建真正安全的應用程序。

• 容錯。
  異常機制增加了程序的容錯能力並減少了編譯時和運行時的錯誤數量。

• 可解釋性。
  Java 解釋器可以在任何具有 JVM 和 JRE 的機器上執行 Java 字節碼。

• 可分配性。
  Java 具有用於創建分佈式應用程序的工具。

• 表現。
  JIT （即時）編譯器提供可與 C 和 C++ 相媲美的高速性能。

如何開始使用 Java 編程？

要從頭開始學習 Java，您應該深入了解一些基本概念：Java 語言包括什麼，什麼是 Java 程序，它是如何運行的？然後繼續學習該語言的語法和基礎知識，並學習圖書館。閱讀幾篇有關 Java 的文章後，您就可以掌握基礎知識了。下面的流程圖清楚地展示了步驟的順序：

你需要用 Java 編程什麼？

首先，您需要安裝用於開發和運行程序的軟件——Java Development Kit (JDK)。之後在電腦上配置好JDK，下載並安裝集成開發環境（IDE），這是一個軟件開發的環境。最流行的 IDE 是 IntelliJ IDEA。備選方案是 Eclipse、NetBeans、JCreator，甚至是普通的文本編輯器。

在您的計算機上安裝 Java

正如我們已經看到的，當我們從頭開始學習 Java 時，第一步是安裝 JDK。為此，您需要執行一些簡單的操作：

1. 轉到甲骨文網站。
2. 選擇並下載適用於您的操作系統的安裝文件。
3. 按照安裝程序的建議執行安裝。
4. 如果您使用的是 Windows，請設置一個環境變量。

基本定義

如果你剛開始學習Java，你肯定會遇到以下名詞： JVM代表Java虛擬機。這是一個依賴於平台的軟件模塊，用於將源字節碼解釋為機器碼並執行它。JRE 代表 Java 運行時環境。它包括特定平台的 JVM 實現和運行 Java 程序所需的一組庫。JDK全稱Java Development Kit，是編寫Java程序所需要的一套開發工具。它包括編譯器、JRE、標準 Java 庫、文檔和各種實用程序。源代碼位於用 Java 語言編寫的擴展名為 .java 的文本文件中。字節碼是獨立於機器的低級代碼，由一組 JVM 指令組成。機器代碼是由處理器直接執行的二進制機器指令。編譯是指將源代碼轉換為字節碼。解釋是指將字節碼轉換為機器碼。平台是運行程序的軟硬件環境。最流行的平台是 Microsoft Windows、Linux、Solaris OS 和 Mac OS。此圖將幫助您更好地理解 JVM、JRE 和 JDK 的概念：

程序生命週期

當源代碼寫入文本文件時，Java 程序的生命就開始了。通常，這是在稱為集成開發環境 (IDE) 的特殊編程環境中完成的，但是可以將簡單的程序鍵入文本編輯器，甚至是任何版本的 Windows 都附帶的記事本。源代碼必須保存在擴展名為 .java 的文件中。示例程序：HelloWorld.java：

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("This is my first program");
    }
}

在執行此源代碼之前，必須由編譯器將其編譯成字節碼。編譯器是一種實用程序，是 JDK 的一部分。它生成一個擴展名為 .class 的文件。該文件包含字節碼，它是 JVM 的指令。它們的格式類似於彙編語言。我們的 HelloWorld.java 程序將被編譯成一個 HelloWorld.class 文件。Java平台沒有提供編輯字節碼的工具，但是可以查看。要查看 Java 程序的字節碼，可以使用 JDK 中包含的 javap 反彙編實用程序。HelloWorld.class 將包含以下字節碼：

Compiled from "HelloWorld.java"
public class HelloWorld {
  public HelloWorld();
    Code:
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
0: getstatic #2 // Fieldjava/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
3: ldc #3 // String This is my first program
5:invokevirtual #4// Methodjava/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
8: return
}

現在我們的程序以編譯後的形式存儲在 HelloWorld.class 文件中。要在任何平台上運行它，必須安裝 JRE。JVM 提供了將 Java 程序移植到任何平台的能力。 執行意味著Java 虛擬機執行字節碼。使用 java 實用程序執行程序。您需要指定編譯文件的名稱。執行過程如下：

1. JVM 被加載到計算機的內存中。基本上，這是一個用於運行我們編寫的 Java 程序的程序。
2. 使用引導類加載器，JVM 在內存中加載並初始化我們的類。在我們的示例中，這是HelloWorld類。
3. 接下來，JVM在我們的類中尋找public static void main(String [])方法。
4. main方法的代碼被執行。如果程序的執行需要其他類，則加載並初始化它們。
5. 代碼執行後，進行垃圾回收。這涉及清除內存和關閉 JVM 程序。

在執行所有這些操作時，JVM 將字節碼解釋（翻譯）為處理器的機器指令，同時考慮到它運行的操作系統。我們可以用下圖表示 Java 程序的生命週期：

選擇和安裝開發環境

要快速高效地使用 Java 進行編程，您需要一個開發環境——一個用於編寫 Java 程序的應用程序。在 Java 開發人員中，最受歡迎的 IDE 是：

• IntelliJ IDEA
• 蝕
• 網豆

根據RebelLabs 在 2017 年編制的Java 開發工具流行度回顧，領先者是 IntelliJ IDEA，Eclipse 位居第二，NetBeans 排名第三，與前兩位領先者有明顯差距。其他 IDE 只佔市場的一小部分，總計不超過 3%。對於初學者來說，安裝 IntelliJ IDEA Community Edition 就足夠了。首先，您可以獲得現代 IDE 的所有優勢（自動完成、代碼檢查、代碼調試、方便地與數據庫和服務器集成）以及對許多開發工具和技術的支持。其次，您邁出了掌握大多數開發人員使用的專業開發工具的第一步。關於如何安裝 IntelliJ IDEA 的說明在第 3 級的開頭提供CodeGym 教育課程。

學習Java需要多長時間？

您大概可以在 6 到 12 個月內學習 Java 的基礎知識並培養編程技能，具體取決於您的學習強度。採取結構化的方法：制定學習計劃，收集必要的資源，每天留出幾個小時用於學習。不要忘記學習如何編程的關鍵是練習。

結論

自學 Java 實際上比您想像的要容易。您只需要基本的計算機技能。要有效地開始學習 Java，請遵循幾個簡單的步驟：

1. 在您的計算機上安裝 Java
2. 學習基本概念
3. 安裝開發環境
4. 編寫並運行你的第一個程序