Java 是由Sun Microsystems（已被Oracle收购）开发的一种面向对象的、跨平台的、解释型的高级编程语言。自1995年首次发布以来，Java 因其强大的跨平台特性、简洁和安全的特性，迅速成为最受欢迎的编程语言之一。Java 在 Web 开发、Android 应用开发、桌面应用、企业级应用等方面都有着广泛的应用。

Java 的发展趋势与应用领域

• Web 开发：Java Web 开发框架如 Spring、Apache Tomcat 等，使得 Java 成为构建复杂 Web 应用的理想选择。
• Android 开发：Java 是 Android 应用的主要开发语言，通过使用 Android Studio 等 IDE，开发者可以轻松构建移动应用。
• 企业级应用：Java Enterprise Edition（Java EE）提供了构建大型、分布式的商业应用所需的框架和工具。
• 大数据与云计算：Java 与 Apache Hadoop、Apache Spark 等大数据处理框架紧密结合，成为处理大规模数据问题的首选语言之一。

Windows 系统下安装 JDK 与 配置环境变量

1. 下载 JDK：访问 Oracle 官网下载最新版本的 JDK。
2. 安装 JDK：

   .\javaws.exe setup.exe

3. 配置环境变量：
   • 打开 系统属性 > 高级 > 环境变量。
   • 添加 JAVA_HOME（指向 JDK 的安装目录）。
   • 在 Path 变量中添加 %JAVA_HOME%\bin。

macOS 与 Linux 系统的安装方法

• macOS：使用 Homebrew 安装 JDK：

  brew install adoptopenjdk

• Linux：根据发行版的不同，可以通过包管理器安装（如在 Ubuntu 上使用 apt）：

  sudo apt-get install default-jdk

使用 IntelliJ IDEA 与 Eclipse 进行开发

• IntelliJ IDEA：

  # 下载与安装（以 Linux 为例）
  wget -q https://download.jetbrains.com/idea/ideaIC_latest.deb
  sudo dpkg -i ideaIC_latest.deb

• Eclipse：

  # 下载与安装（以 Windows 为例）
  # 下载 Eclipse IDE for Java Developers
  # 双击安装，选择 Java EE 功能进行安装

变量与数据类型

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        int age = 25;
        float height = 1.75f;
        double pi = 3.14159;
        char gender = 'M';
        String name = "John Doe";

        System.out.println("Age: " + age);
        System.out.println("Height: " + height + " meters");
        System.out.println("Pi: " + pi);
        System.out.println("Gender: " + gender);
        System.out.println("Name: " + name);
    }
}

控制结构：条件语句、循环及分支

条件语句

public class ConditionalCheck {
    public static void main(String[] args) {
        int x = 10;
        int y = 20;

        if (x > y) {
            System.out.println("x is greater than y");
        } else {
            System.out.println("x is not greater than y");
        }
    }
}

循环与分支

public class LoopControl {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            if (i % 2 == 0) {
                System.out.println("Even number: " + i);
            } else {
                System.out.println("Odd number: " + i);
            }
        }
    }
}

函数与方法的定义与调用

public class FunctionUsage {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(greeting());
        System.out.println(addNumbers(3, 5));
    }

    public static String greeting() {
        return "Hello, World!";
    }

    public static int addNumbers(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}

类与对象的概念

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

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

    public void introduce() {
        System.out.println("Hello, my name is " + name + " and I am " + age + " years old.");
    }
}

封装、继承与多态的实现

封装

public class Account {
    private double balance;

    public Account(double balance) {
        this.balance = balance;
    }

    public void deposit(double amount) {
        balance += amount;
    }

    public void withdraw(double amount) {
        if (balance >= amount) {
            balance -= amount;
        } else {
            System.out.println("Insufficient funds");
        }
    }

    public double getBalance() {
        return balance;
    }
}

继承

public class CheckingAccount extends Account {
    private double overdraftLimit;

    public CheckingAccount(double balance, double overdraftLimit) {
        super(balance);
        this.overdraftLimit = overdraftLimit;
    }

    public void withdraw(double amount) {
        if (balance + overdraftLimit >= amount) {
            balance -= amount;
        } else {
            System.out.println("Withdrawal exceeds overdraft limit");
        }
    }
}

多态

public class Vehicle {
    public void move() {
        System.out.println("Vehicle is moving");
    }
}

public class Car extends Vehicle {
    public void move() {
        System.out.println("Car is moving");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Vehicle v = new Car();
        v.move(); // Outputs: Car is moving
    }
}

集合框架

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

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

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

Stream API 处理数据流

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class StreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6);
        List<Integer> evenNumbers = numbers.stream()
                                            .filter(n -> n % 2 == 0)
                                            .collect(Collectors.toList());
        System.out.println("Even numbers: " + evenNumbers);
    }
}

设计与搭建一个简单的 Java 应用

假设我们设计一个简单的应用来追踪用户的在线时间。用户可以选择登录，应用记录他们的登录时间，并在下次登录时显示他们已在线的总时间。

应用设计

1. 用户类（User）：包含用户名和在线时间。
2. 应用类（App）：管理用户和在线时间。

示例代码

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class App {
    private Map<String, Long> userLogins = new HashMap<>();

    public void loginUser(String username) {
        userLogins.put(username, System.currentTimeMillis());
    }

    public long getTotalOnlineTime(String username) {
        Long lastLoginTime = userLogins.get(username);
        if (lastLoginTime == null) {
            return 0;
        }
        long currentTime = System.currentTimeMillis();
        return currentTime - lastLoginTime;
    }

    public static void main(String[] args) {
        App app = new App();
        app.loginUser("John");
        app.loginUser("Jane");

        System.out.println("John's online time: " + app.getTotalOnlineTime("John") + " ms");
        System.out.println("Jane's online time: " + app.getTotalOnlineTime("Jane") + " ms");
    }
}

通过以上指南，你将从基础知识开始，逐步深入到面向对象编程、Java 集合与流处理，并最终构建一个实际的 Java 应用。整个过程通过配套的代码示例贯穿始终，以帮助你更直观地理解并实践 Java 编程。希望这些内容能够帮助你成为一名熟练的 Java 开发者。