Java 是一种面向对象的、跨平台的、强类型的编程语言。它由 James Gosling 在 Sun Microsystems（现归 Oracle 所有）于 1990 年代初设计，旨在提供一个简单、安全、可移植的编程环境，帮助开发者创建一次编写、任意运行的程序。Java 的设计目标包括面向对象、平台无关性、垃圾回收、异常处理、类加载机制、安全机制等。

Java开发环境搭建

JDK安装与配置：

1. 下载 JDK：访问 Oracle 官方网站获取最新版本的 Java Development Kit (JDK)。
2. 安装 JDK：
   • 双击下载的安装包，根据提示完成安装。
   • 或者，使用命令行执行安装脚本（适用于 Linux/Unix 系统）：

     tar -xzf jdk-版本号.tar.gz

   • 设置环境变量：

     export JAVA_HOME=/path/to/jdk
     export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH

   • 刷新环境变量设置：

     source ~/.bashrc

3. 验证 JDK 安装：
   • 命令行输入：

     java -version

   • 显示 JDK 版本信息。

IDE选择与安装：

• Eclipse 或 IntelliJ IDEA：选择功能强大的 Java 开发环境并按照官方指南进行安装。

配置 IDE：

在 IDE 中设置 JDK 安装路径 (JAVA_HOME)。

开始编写第一个 Java 程序：

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

保存文件为 HelloWorld.java。在命令行执行编译命令：

javac HelloWorld.java

编译成功后，执行程序：

java HelloWorld

程序输出 "Hello, World!"。

基本语法介绍

• 注释：

  // 单行注释
  /* 多行注释 */

• 变量与类型：

  int age = 25;
  String name = "John Doe";

• 控制结构：

  if (age > 18) {
    System.out.println("You are an adult.");
  } else {
    System.out.println("You are a minor.");
  }
  
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
    System.out.println(i);
  }

• 方法：

  public void greet(String name) {
    System.out.println("Hello, " + name + "!");
  }

• 异常处理：

  try {
    int result = 10 / 0;
  } catch (ArithmeticException e) {
    System.out.println("Cannot divide by zero.");
  }

通过以上逐步介绍，你已具备使用 Java 进行基本开发的能力。接下来，我们将进一步探讨 Java 的高级特性，包括面向对象编程、集合框架、并发编程等，以提升你的编程技能。

高级特性与实战指南

面向对象编程

面向对象编程是 Java 的核心部分，通过类和对象的使用来实现代码的封装、继承和多态性。

• 类定义与实例化：

  class Person {
    String name;
    int age;
  
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
  
    public void introduce() {
        System.out.println("Hi, my name is " + name + " and I'm " + age + " years old.");
    }
  }

• 继承：

  class Student extends Person {
    int grade;
  
    public Student(String name, int age, int grade) {
        super(name, age);
        this.grade = grade;
    }
  
    public void study() {
        System.out.println("I'm studying in grade " + grade);
    }
  }

• 多态：

  public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("John", 20);
        Student student = new Student("Mark", 16, 10);
  
        person.introduce();
        student.introduce();
        student.study();
    }
  }

集合框架

Java 提供了丰富的集合类，如 List、Set、Map 等，用于数据的存储和管理。

• List 示例：

  import java.util.ArrayList;
  import java.util.List;
  
  public class ListExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> names = new ArrayList<>();
        names.add("John");
        names.add("Jane");
        System.out.println(names);
    }
  }

• Set 示例：

  import java.util.HashSet;
  import java.util.Set;
  
  public class SetExample {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> names = new HashSet<>();
        names.add("John");
        names.add("Jane");
        System.out.println(names);
    }
  }

• Map 示例：

  import java.util.HashMap;
  import java.util.Map;
  
  public class MapExample {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, String> preferences = new HashMap<>();
        preferences.put("color", "blue");
        preferences.put("number", "42");
        System.out.println(preferences);
    }
  }

并发编程

Java 提供了多种机制来支持并发编程，包括线程、同步块、锁和线程池。

• 线程：

  public class ThreadExample {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("Thread is running");
            }
        });
        thread.start();
    }
  }

• 同步：

  public class LockExample {
    public static synchronized void synchronizedMethod() {
        System.out.println("Running synchronized method");
    }
  
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> synchronizedMethod()).start();
    }
  }

• 线程池：

  import java.util.concurrent.ExecutorService;
  import java.util.concurrent.Executors;
  
  public class ThreadPoolExample {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);
        executor.execute(() -> System.out.println("First task"));
        executor.execute(() -> System.out.println("Second task"));
        executor.shutdown();
    }
  }

实战案例

为了加深理解并提高实战能力，我们提供一个简单的电商系统案例，利用上述 Java 特性和集合框架实现商品管理和用户购物车功能。

// 商品类
class Product {
    String name;
    double price;

    public Product(String name, double price) {
        this.name = name;
        this.price = price;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return name + ": $" + price;
    }
}

// 购物车类
class ShoppingCart {
    Map<String, Integer> items = new HashMap<>();

    public void addItem(String productName, int quantity) {
        items.put(productName, items.getOrDefault(productName, 0) + quantity);
    }

    public double getTotalPrice() {
        return items.values().stream().mapToInt(i -> i * getPrice(productNameOfItem(i))).sum();
    }

    private double getPrice(String productName) {
        return productNameToPriceMap().getOrDefault(productName, 0.0);
    }

    private Map<String, Double> productNameToPriceMap() {
        return new HashMap<>() {{
            put("Apple", 1.0);
            put("Banana", 0.5);
        }};
    }
}

通过这些示例和案例，你可以在实际项目中应用 Java 的主流技术和特性，从而提升你的开发效率和技能水平。