Java，一种面向对象的编程语言，由Sun Microsystems于1995年推出。它的设计目标包括：跨平台性、面向对象、健壮性、安全性、性能和可移植性等。Java广泛应用于Web开发、桌面应用、移动应用（如Android）、游戏开发等各种领域。

安装JDK

首先需要在计算机上安装Java Development Kit（JDK）。访问Oracle官方网站下载最新稳定版的JDK安装包。

# 在Linux或Mac上使用wget下载JDK
wget https://download.oracle.com/otn-pub/java/jdk/11.0.2+9/cd0a85b6b34a48d0902a00b966f6e52c/JavaSE-11.0.2_linux-x64_bin.tar.gz

# 解压缩JDK
tar -xzf JavaSE-11.0.2_linux-x64_bin.tar.gz

# 将JDK添加到PATH环境变量
export JAVA_HOME=/path/to/jdk
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH

# 验证JDK安装
java -version

安装IDE或文本编辑器

接下来，选择一个IDE（集成开发环境）或文本编辑器。推荐使用Eclipse、IntelliJ IDEA或在线IDE如Visual Studio Code。

设置环境变量

在使用IDE前，需要将JAVA_HOME环境变量设置好。对于IDE，通常在配置文件或IDE设置中完成。

创建Java项目

在IDE中创建一个新的Java项目。选择相应的模板，如控制台应用或Swing应用。

变量与数据类型

在Java中，变量用于存储数据。定义变量时，需要指定数据类型，如int、double、String等。

// 定义整型变量
int age = 25;

// 定义双精度浮点型变量
double height = 1.80;

// 定义字符型变量
char gender = 'M';

运算符

Java支持多种运算符，包括算术运算符、比较运算符、逻辑运算符等。

public class OperatorDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10, b = 5;
        System.out.println(a + b); // 加法
        System.out.println(a - b); // 减法
        System.out.println(a * b); // 乘法
        System.out.println(a / b); // 除法

        System.out.println(a == b); // 等于
        System.out.println(a != b); // 不等于
        System.out.println(a > b); // 大于
        System.out.println(a < b); // 小于
        System.out.println(a >= b); // 大于等于
        System.out.println(a <= b); // 小于等于

        boolean isEven = (a % 2 == 0);
        System.out.println(isEven); // 逻辑判断
    }
}

类与对象概念

在Java中，类是对象的模板，对象是类的实例。

public class Student {
    private String name;
    private int age;

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

封装、继承与多态

• 封装：通过私有访问修饰符保护数据，仅允许通过公开方法访问和修改。
• 继承：允许创建子类从父类继承属性和方法。
• 多态：允许重写方法，通过父类引用调用子类方法。

public class Teacher extends Student {
    private String subject;

    public Teacher(String name, int age, String subject) {
        super(name, age);
        this.subject = subject;
    }

    public String getSubject() {
        return subject;
    }

    public void setSubject(String subject) {
        this.subject = subject;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Teacher{" +
                "subject='" + subject + '\'' +
                "} " + super.toString();
    }
}

ArrayList与List接口

Java提供了多种集合类，如ArrayList，可以实现List接口。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ArrayListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add("Cherry");

        for (String fruit : list) {
            System.out.println(fruit);
        }
    }
}

HashMap与Map接口

HashMap实现了Map接口，用于存储键值对。

import java.util.HashMap;

public class HashMapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
        map.put("One", 1);
        map.put("Two", 2);
        map.put("Three", 3);

        for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
        }
    }
}

异常概念与分类

Java使用异常来处理程序运行时可能出现的错误或异常情况。

public class ExceptionHandlingDemo {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            int result = divide(10, 0);
            System.out.println("Result: " + result);
        } catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("Can't divide by zero.");
        } finally {
            System.out.println("Finally block executed.");
        }
    }

    public static int divide(int a, int b) {
        return a / b;
    }
}

自定义异常与异常链

自定义异常可以更精确地描述特定类型的错误。

public class CustomException extends Exception {
    public CustomException(String message) {
        super(message);
    }
}

public class ExceptionChainDemo {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            throw new CustomException("Something went wrong");
        } catch (CustomException e) {
            System.out.println("Custom exception caught: " + e.getMessage());
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("Generic exception caught: " + e.getMessage());
        }
    }
}

输入输出流基础

Java I/O流是处理数据输入和输出的核心机制。

import java.io.*;

public class IOLoopDemo {
    public static void main(String[] args) {
        File file = new File("output.txt");
        try (BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new FileWriter(file))) {
            writer.write("Hello, world!");
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("Error writing to file.");
        }
    }
}

字节流与字符流用法

字节流用于处理原始字节，字符流则用于处理文本数据。

import java.io.*;

public class StreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        File file = new File("input.txt");
        try (InputStream in = new FileInputStream(file);
             InputStreamReader reader = new InputStreamReader(in, "UTF-8");
             BufferedReader br = new BufferedReader(reader)) {
            String line;
            while ((line = br.readLine()) != null) {
                System.out.println(line);
            }
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("Error reading from file.");
        }
    }
}

项目需求分析

假设一个简单的待办事项应用，用户可以添加、删除和查看任务。

项目设计与架构

项目可以分为几个主要组件：

• 数据库：用于存储任务数据。
• 用户界面：提供用户与应用交互的窗口。
• 业务逻辑：处理数据和业务规则。

功能模块开发与测试

1. 数据库设计：设计一个简单的SQL表结构，存储任务的标题、描述和状态。
2. 用户界面实现：使用Swing或JavaFX创建简单的GUI，提供添加、删除和查看任务的界面。
3. 业务逻辑开发：编写Java类处理数据库操作和业务规则。
4. 测试：编写单元测试和集成测试，确保应用的各个部分按预期工作。

项目部署与发布

1. 打包：使用Maven或Gradle将项目编译并打包成JAR文件。
2. 部署：将生成的JAR文件部署到服务器或本地目录。
3. 发布：上传到应用服务器，进行必要的配置，确保应用可以被用户访问。

通过以上步骤，可以从零基础逐步深入Java编程，实现从理论到实践的过渡。在实践中不断学习和应用Java语言的特性，将有助于构建更高效、可靠的软件系统。